1) O documento discute os conceitos de bootstrap, processos e gerenciamento de processos em sistemas operacionais. 2) Bootstrap carrega o kernel do SO na memória e inicia o processo "init". Processos são programas em execução que utilizam recursos como CPU e memória. 3) Há três estados de processo - pronto, execução e espera - e quatro tipos de mudança entre esses estados. O sistema operacional é responsável por criar, excluir e escalonar processos.

1. 04/04/2011
Bootstrap
Programa inicial ou de partida, que inicializa todos os
aspectos do sistema, desde registradores de CPU a
controladoras de dispositivos, passando pelo conteúdo da
memória.
Etapas do carregamento :
• Localizar e carregar na memória o kernel do SO
• Inicia a execução do primeiro processo “init”
• Monitorar ocorrência de evento (interrupção de
Hardware ou Software) , caso ocorra o hardware envia
um sinal para CPU, geralmente por meio do barramento
do sistema.
Bootstrap
Sistemas modernos são baseados em interrupções, se nao
houver processos para executar, nenhum dispositivo I/O ao
qual fornecer serviço e nenhum usuário a ser atendido, um
SO ficará parado, esperando que algo aconteça.
Os eventos são quase sempre sinalizados pela ocorrência de
uma interrupção ou um trap.
Trap, ou exceção, é uma interrupção gerada por software
causada por um erro (por exemplo, a divisão por zero, ou
acesso inválido à memória)
Para cada tipo de interrupção , segmentos de código no SO
determinam que ação deve ser realizada.
Gerência de processos
O que é um processo ?
• Pode ser considerado um programa em execução
 Programa de usuário de tempo compartilhado,
como um compilador
 Enviar saída para impressora
 Processador de textos executado por um usuário
individual em um PC
Obs: Por enquanto podemos considerar que um processo é
um job ou programa de tempo compartilhado, mais tarde
veremos que o conceito é mais geral, onde será possivel
fornecer chamadas ao sistema que permitem aos processos
criar subprocessos para a execução concorrente.
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Gerência de processos
Um processo precisa de determinados recursos, para realizar
suas tarefas, tais como :
• Tempo de CPU
• Memória
• Arquivos e dispositivos de I/O
Que são dados ao processo quando ele é criado ou alocados a
ele durante sua execução.
Vale a pena lembrar que um programa por si só não é um
processo; um programa é uma entidade passiva, como o
conteúdo de um arquivo armazenado em disco, enquanto um
processo é uma entidade ativa, com um contador do
programa especificando a próxima instrução a ser executada.
Gerência de processos
• A execução de um processo deve ser sequencial, onde a
CPU executa uma instrução do processo após a outra até o
processo terminar
• No máximo uma instrução do processo é executada em
nome do processo, ou seja, embora 2 processos possam ser
associados com o mesmo programa, ele são considerados
duas sequencias de execução separadas.
• É comum ter programas que utilize muitos processos para
sua execução.
• Vários processos podem executar concorrentemente,
multiplexando a CPU entre entre eles.
Gerência de processos
O sistema operacional é responsável pelas seguintes
atividades em relação à gerência de processos :
 Criar e excluir processos de usuários e sistemas
 Suspender e retomar processos
 Fornecer mecanismos para sincronização de
processos
 Fornecer mecanismos para comunicação de
processos
 Fornecer mecanismos para tratamento de deadlocks
(impasses)
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Gerência de processos
• Um processo é formado por três partes:
 Contexto de hardware
 Contexto de software
 Espaço de endereçamento
Gerência de processos
Contexto de Hardware
 Armazena o conteúdo dos registradores gerais da
CPU e de uso específico, como o program counter (PC),
o stack pointer (SP) e o registrador de status (PSW).
 Quando um processo está em execução , o os
registradores da CPU são utilizados
 Quando o processo perde a utilização da CPU, o
sistema salva o contexto de hardware no processo.
A troca de um processo por outro na CPU é chamada
de mudança de contexto.
Gerência de processos
Contexto de Software
São especificadas as características e limites dos
recursos que podem ser alocados pelo processo, como
prioridade para execução, privilégios, tamanho do buffer
para operações de E/S etc.;
 O contexto de software é formado por três grupos de
informações:
• Identificação
• Quotas
• Privilégios
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Gerência de processos
Contexto de Software
 Identificação
• PID (Program Id)
• UID (Owner) (identificação do usuário que os criou)
 Quotas
• São os limites de cada recurso do sistema que um
processo pode alocar:
 Número máximo de arquivos abertos
simultaneamente;
 Tamanho máximo de memória principal e
secundária
 Número máximo de operações de E/S pendentes
Gerência de processos
Contexto de Software
 Privilégios
• Definem as ações que um processo pode fazer em
relação a ele mesmo, aos demais processos e ao SO
 Privilégios que afetam o próprio processo permitem
que suas características possam ser modificadas.
 Prioridade de execução
 Limites alocados na memória principal e
secundária
 O usuário que possuem todos os privilégios são
chamados de Administrador (Windows) e root (Linux)
Gerência de processos
Espaço de endereçamento
 É a área do processo onde as instruções e dados do
programa são armazenados para sua execução
 Cada processo possui o seu espaço; nenhum outro processo
poderá ocupá-lo.
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Gerência de processos
Estado do processo
 Nos sistemas operacionais multitarefa, um processo não
poderá ocupar exclusivamente uma CPU.
 Para que o compartilhamento da CPU seja efetivado, um
processo passa por vários estados ao longo de seu
completo processamento
 A mudança de estados é gerada por eventos do sistema
operacional ou do próprio processo.
Gerência de processos
 Um processo ativo pode se encontrar em 3 estados :
 Pronto
 Execução
 Espera
Gerência de processos
Estado de pronto (ready)
 Está no estado de pronto quando aguarda para ser
executado
 Os processos no estado de pronto ficam em uma lista
encadeada
 O escalonamento dos processos determina a ordem e
os critérios pelos quais os processos neste estado deverá
fazer uso do processador.
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6. 04/04/2011
Gerência de processos
Estado de execução (running)
 Está no estado de execução quando está sendo
processado pela CPU
 Os processos se alternam na utilização da CPU
seguindo uma política de escalonamento estabelecida pelo
Sistema Operacional
Gerência de processos
Estado de espera (waiting)
 Aguarda por algum evento externo ou por algum recurso
para prosseguir o processamento.
 Também são organizados em lista encadeada
 Todos os processos em estado de espera são colocados
novamente em fila de pronto
 Espera de uma data e hora para executar uma ação
ou espera de entrada pelo usuário.
Gerência de processos
Mudança de Estado do processo
Um processo muda de estado durante seu processamento
em função de :
• Eventos voluntários originados pelo próprio processo
• Eventos involuntários originados pelo SO
São 4 as mudanças de estado :
• de pronto para execução
• de execução para espera
• de espera para pronto
• de execução para pronto
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Gerência de processos
De pronto para execução
1. SO cria o processo
2. Sistema coloca processo em estado de pronto e fica
aguardando uma oportunidade para ser executado.
3. Processo é executado
Gerência de processos
De execução para pronto
1. Processo se encontra em execução;
2. Tempo para execução do processo termina;
3. Processo retorna à fila de pronto
Gerência de processos
De execução para espera
1. Processo está sendo executado;
2. SO suspende a execução do processo colocando-o
em fila de espera por um determinado tempo;
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Gerência de processos
De espera para pronto
1. Processo está em espera (waiting);
2. Um determinado recurso ou operação é solicitada
pelo processo, que é atendido.
3. Processo entra para a fila de pronto
Gerência de processos
Swapping
• Processos em estado de pronto ou espera podem ser
alocados em memória secundária caso não haja espaço
suficiente na memória principal;
• Esta técnica chamamos de Swapping
• Swapp out quando o processo ou programa é levado para
a memória secundária.
• Swapp in quando o mesmo retorna para a memória
principal
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