Processos, Threads, Sincronização e Escalonamento em Sistemas Operacionais

Sumário

1. Etapa 2 ......................................................................................... 5
2. Passo 2.1 ......................................................................................... 6
3. Passo 2.2 ......................................................................................... 6
4. Passo 2.3 ......................................................................................... 6
5. Passo 2.4 ......................................................................................... 6
6. Etapa 3 ......................................................................................... 6
7. Passo 3.1 ......................................................................................... 6
8. Passo 3.2 ......................................................................................... 6
9. Passo 3.3 ......................................................................................... 6
10. Conclusão ....................................................................... 10
11. Referências Bibliográficas ..................................................... 11

Introdução

Neste trabalho, apresentaremos de forma simplificada conceitos sobre processos, threads e gerenciamento de memória, além da sincronização e comunicação entre eles. Processos são programas em execução, enquanto threads são fluxos de execução independentes que atuam dentro de um programa maior.

Etapa 02 - Relatório de Atividades

Processos, Threads e Sincronização

Processos: Um processo é um programa em execução. A concorrência de programas exige um conjunto de informações para que o sistema operacional seja implementado, composto por três partes essenciais: contexto de hardware, contexto de software e espaço de endereçamento. A união dessas informações define um processo.

Threads: É uma forma de o processo dividir a si mesmo em duas ou mais tarefas que podem ser executadas concorrentemente, compartilhando os recursos do processo pai. Existem dois tipos principais:

• Monothreads: Apenas um fluxo de execução por programa.
• Multithreads: Vários processos/fluxos executados de forma concorrente e eficiente.

Sincronização e Comunicação

Os sistemas operacionais possuem APIs para a comunicação entre processos e threads. No Windows, utiliza-se o COM (Component Object Model) e o WCF; no UNIX, os serviços POSIX; e no Mac OS X, o Core Foundation.

A sincronização é efetuada pelo sistema operacional multitarefa para garantir a integridade dos dados e prevenir conflitos no uso de recursos. Os meios de controle incluem:

• Barreiras: O programa espera até que todos os processos alcancem o mesmo ponto.
• Semáforos: Variáveis de controle que indicam quantos processos podem compartilhar um recurso.
• Trava Simples (Mutex): Interrompe o uso do recurso por outros processos.
• Trava Compartilhada: Permite que um único processo realize leitura e escrita, enquanto outros apenas realizam a leitura.

Deadlock (Bloqueio)

O deadlock ocorre quando um processo espera por um recurso que nunca será liberado sem a intervenção do sistema operacional. Estratégias para preveni-lo incluem:

• Ordenar a precedência dos recursos;
• Estabelecer períodos de alocação;
• Garantir que nenhum processo tenha acesso restrito permanente;
• Pré-alocação de todos os recursos no início da execução.

Política de Gerenciamento de Processador

Esta política define como o sistema operacional seleciona processos para execução. Os principais critérios são:

• Manter o processador sempre ocupado;
• Maximizar o throughput (processos por unidade de tempo);
• Oferecer tempos de resposta aceitáveis;
• Evitar a espera indefinida (starvation);
• Priorizar processos de maior importância.

Tipos de Escalonamento

• Preemptivo: O SO pode suspender um processo em execução para alocar outro.
• Não Preemptivo: O processo detém o processador até terminar ou liberar voluntariamente.
• FIFO (First-In, First-Out): O primeiro a chegar é o primeiro a ser servido.
• SJF (Shortest-Job-First): Seleciona o processo com o menor tempo de execução restante.
• Circular (Round Robin): Preemptivo, onde cada processo tem um tempo limite (quantum).
• Por Prioridade: Baseado em valores atribuídos a cada tarefa.

Atualmente, processadores multi-core consolidam o uso de escalonamento preemptivo, priorizando fatores como o Turnaround (tempo total da criação ao término).

Funções Básicas da Política de Escalonamento

• Throughput: Número de processos executados.
• Tempo de UCP: Tempo efetivo de execução no processador.
• Tempo de Espera: Tempo na fila de pronto.
• Tempo de Turnaround: Tempo total desde a criação até o término.
• Tempo de Resposta: Tempo entre o input e o output inicial.