Processos, conceito e gerenciamento

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Sistemas 
Operacionais
Processo e Threads
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Processos, Conceitos 
e Gerenciamento01
Hierarquia, Processos e Threads
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● Um processo é uma instância de um programa de 
computador que está sendo executada. 
● Dependendo do sistema operacional (SO), um processo pode 
ser feito de várias linhas de execução que executam 
instruções concorrentemente. 
Introdução Processos
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● A estrutura de um sistema operacional é carregado todas as 
vezes em que o computador for ligado ou reiniciado. 
● Esse procedimento se chama ativação de sistema ou boot.
● O SO é composto basicamente por um conjunto de rotinas 
como núcleo do sistema, chamado de kernel, que tem por 
função realizar o controle e tratamento de interrupções e 
exceções, criar e eliminar processos e threads, sincronizar a 
comunicação entre eles e escalonar e controlá-los. 
Introdução Processos
Público
● Um processo é uma instância de um programa de 
computador que está sendo executada. 
● Dependendo do sistema operacional (SO), um processo pode 
ser feito de várias linhas de execução que executam 
instruções concorrentemente.
● É de responsabilidade desse conjunto de rotinas gerenciar 
memória, sistemas de arquivos, dispositivos de E/S, permitir 
suporte a redes locais de distribuídas, realizar a 
contabilização das ações do sistema e também a sua 
auditoria e segurança.
● 
Introdução Processos
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● Para cada uma das rotinas que o sistema executará, há um 
mecanismo de controle de chamadas de sistema, o system 
call, que pode ser explícito ou implícito.
● No explícito há uma instrução de qual chamada deverá ser 
executada no próprio programa, através da implementação 
de uma função que carrega os seus respectivos parâmetros. 
● Na implícita há a inserção de um comando da linguagem de 
programação. 
● O system call é responsável por verificar os parâmetros da 
solicitação e enviar a sua respectiva resposta com o estado 
do processo, concluído ou se houve algum erro e precisa 
retornar a pilha de processos. 
Introdução Processos
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● Quando um processo cria outro, o processo-pai e o processo-
filho ficam associados. 
● O filho pode gerar outros processos criando assim uma 
hierarquia de processos.
● No Unix, um processo-pai, seus filhos e descendentes 
formam um grupo de processos. 
● Por exemplo, quando um usuário envia um sinal do teclado 
(como CTRL + ALT + DEL), este sinal é entregue para todos 
os processos que compõem o grupo de processos do 
teclado. 
Hierarquia de Processos
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● O Windows não possui uma hierarquia de processos. 
● Cada um possui um identificador próprio e quando um 
processo cria outro existe uma ligação entre eles mas ela é 
quebrada quando o processo- pai passa seu identificador 
para outro processo. 
● Quando um processo-pai é “morto”, os processos vinculados 
a ele não são mortos.
Hierarquia de Processos
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Estados do Processo
Um processo está em 
execução 
quando está 
sendo 
processado pela 
CPU. 
Os processos são 
alternados para 
a utilização do 
processador.
Execução Bloqueado
Um processo está no estado 
de espera quando 
aguarda por um evento 
externo (um comando do 
usuário, por exemplo) ou 
por um recurso (uma 
informação de um 
dispositivo de 
entrada/saída, por 
exemplo) para executar.
Pronto
Um processo está no estado 
de pronto quando possui 
todas as condições 
necessárias para 
executar e está 
aguardando. O sistema 
operacional é quem 
define a ordem e os 
critérios para execução 
dos processos.
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● O processo está em execução enquanto é processado pela 
UCP (Unidade Central de Processamento), sendo que os 
processos revezam o tempo de processamento controlado 
pelo sistema operacional. 
● Quando o processo se encontra no estado de pronto, quer 
dizer que o processo está aguardando para ser processado, 
enquanto o estado de espera acontece quando o processo 
aguarda um recurso para continuar o processamento.
● Os processos em espera são organizados no sistema em 
listas encadeadas e de acordo com o tipo de evento 
ocorrido. Quando recebem os recursos necessários, mudam 
para o estado de pronto.
Introdução Processos
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 Os processos são classificados em dois tipos:
● CPU-bound: ocupa mais recursos da unidade central de 
processamento, passa mais tempo em execução. Facilmente 
encontrado em aplicações com maior quantidade de 
operações de cálculo. 
● I/O-bound (Input/Output): este processo passa a maior parte 
do tempo em estado de espera. Encontrado em aplicações 
comerciais em que é necessário realizar muitas tarefas de 
leitura, gravação e processamento.
Classificação de Processos
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● Para implementar o modelo de processos o sistema 
operacional mantém um quadro de processos contendo 
informações sobre o estado do processo, seu contador de 
programa, o ponteiro da pilha, a alocação de memória, o 
status dos arquivos abertos, entre outros, que permitem que 
o processo reinicie do ponto em que parou. 
Implementação de Processos
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● O conceito de thread foi desenvolvido com o intuito de 
reduzir o tempo que se leva para criar um novo processo em 
aplicações concorrentes, bem como o uso de recursos. 
● Isso é possível em função de um processo permitir que 
sejam criados ao menos um thread, o que o torna um 
processo monothread (processo suporta apenas um thread) 
ou multithread (um processo suporta a criação de vários 
threads).
Processo Thread
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● Quando falamos em thread quer dizer que um processo ou 
os seus subprocessos estão ocupando o mesmo endereço 
em memória, reduzindo o tempo de comunicação entre 
processos. 
● Compartilham os contextos de software e de 
armazenamento o que configura o contexto de hardware 
aplicado de maneira independente para cada processo que é 
criado de forma que haja um thread correspondente a cada 
um. 
Processo Thread
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● A partir do conceito de múltiplos threads é possível projetar 
e implementar aplicações concorrentes de forma eficiente, 
pois um processo pode ter partes diferentes do seu código, 
sendo executadas concorrentemente com um overhead 
menor do que utilizando múltiplos processos. 
● Como os threads de um processo compartilham o mesmo 
espaço de endereçamento, a comunicação entre threads não 
envolve mecanismos lentos de intercomunicação entre 
processos, aumentando, consequentemente, o desempenho 
da aplicação.
Processo Thread
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● Quando um processo é criado é preciso alocar os recursos, o 
que consome muito tempo de processamento e se o thread 
permite alocar no mesmo endereço de memória um 
processo e os seus subprocessos, isso faz com que haja a 
otimização desse tempo que seria gasto com a criação de 
outros processos e alocação de recursos para eles que 
trabalharão de forma concorrente.
Processo Thread
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● As definições de ações de threads devem ser estabelecidas 
no momento do planejamento da arquitetura do sistema 
operacional e são implementadas por desenvolvedores que 
associarão cada ação de um thread ao respectivo tipo de 
processo ou comportamento que o sistema deve ter.
● Um bloco de controle de threads é conhecido como TCB 
(Thread Control Block). 
● O TCB é responsável por controlar a prioridade e o estado de 
execução, além de conter os bits de estado do thread.
Processo Thread
Público
● Quando se implementa um thread é preciso saber para qual 
arquitetura está sendo desenvolvida e como se dará a sua 
implementação. 
● Um thread influencia em desempenho de máquina, 
processos e concorrência. 
● Os threads podem ser implementados em bibliotecas 
externas ao kernel, ou seja, no modo usuário ou pelo próprio 
núcleo do sistema (modo kernel) e por ambos os modos 
(modo híbrido).
Processo Thread
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