Ciencia Da Computação

INTRODUÇÃO

No meu computador tem o Windows como sistema operacional, mas para que serve, ou qual a função dele?

O sistema operacional de um computador exerce importante função, dentre eles o gerenciamento entre a concorrência de processos. Isso mesmo, processos, podemos fazer uma comparação de processo com programa, claro que é bem mais amplo do que isso, mas para termos uma ideia.

E o sistema operacional é quem controla qual processo será executado primeiro, bem como quantos arquivos podem ser abertos simultaneamente, dentre outras funções, todavia estamos falando de processo, mas qual sua emprego.

Processo é o ambiente onde acontece a execução de um programa, contendo as informações necessárias para que um programa execute corretamente, assim como, quando pare de executar quando retornar continue de onde parou. Contendo as características do programa com relação ao Hardware, Software e o endereço para ser executa.

Então vamos ver como funciona esse “tal” processo, como são criados e terminados, como são processos CPU-bound e I/O-bound, foreground e background e mais.

PROCESSOS

Processos são a base para assegurar a execução de um sistema operacional multiprogramável, sendo o responsável pelo gerenciamento desses processos o sistema operacional, alocando os recursos, compartilhar dados, trocar informações e sincronizar suas execuções.

Durante o uso do computador, trocamos constantemente de programas, abrimos várias abas no navegador de internet, ouvimos músicas através de um reprodutor de arquivos de áudio, utilizamos o word, e quando voltarmos a utiliza-lo deverá estar da mesma forma de quando paramos. Mas para que isso aconteça as informações devem ficar armazenadas em algum lugar, para isso existem os processos.

Podemos dizer de uma forma superficial que são os programas em execução, haja vista, é uma estrutura muito mais complexa, pois deve conter todas as informações necessárias do programa, tais como, contexto de hardware, contexto de software e espaço de endereçamento (Itens que serão apresentados mais adiante).

O programa é uma entidade passiva, que pode ser visto como o conteúdo de um arquivo em disco, em contrapartida o processo é uma entidade ativa, possuindo um contador de programa (PC), que determina a próxima instrução a ser executada, e um conjunto de recursos a ele alocados.

O processador não executa todos os programas ao mesmo tempo, processa um pouco de cada um, por mais que não percebamos essa situação, é exatamente isso que acontece.

A figura abaixo ilustra a concorrência de três programas (PROG_1, PROG_2 e PROG_3) associados aos Processos X, Y e Z. No Intervalo de tempo ∆t¹, o processador executa instruções do PROG_1. No instante de tempo t4, o sistema operacional decide interromper temporariamente a execução do PROG_1 e salva o conteúdo dos registadores no processador, armazenando-os no Processo X. A seguir, o PROG_2 é iniciado e executado ao longo do intervalo ∆t2. No instante t7, o sistema operacional decide interromper o PROG_2 e salva o conteúdo dos registrados no Processo Y. Neste momento o PROG_3 é iniciado, executa no intervalo de tempo ∆t3 até que o sistema operacional decide interrompê-lo, salvar seus registradores no Processo Z e retomar a execução de PROG_1. Para isso, no instante t12 o conteúdo dos registradores do Processo X é carregado no processador, fazendo com que PROG_1 continue sua execução como se não tivesse sido interrompido. A troca de processos pelo sistema operacional é denominada mudança de contexto.

Apresentado o que é um processo, vamos ver qual a sua composição, quais as informações que estão armazenadas nele.

Um processo é formado por três parte, conhecidas como Contexto de Hardware, Contexto de Software e Espaço de endereçamento.

 

CONTEXTO DE HARDWARE

No contexto esta depositada as informações necessárias referentes aos registradores da CPU, registradores gerais, bem como os específicos , como o Program Counter (PC), Stack Pointer (SP) e Registrador de Status. Quando o programa está em execução todas essas informações permanecem nos registradores do processador, mas no momento que deixa de utiliza-lo, para dar lugar a outro programa, o sistema salva todas essas informações no contexto de hardware.

 

CONTEXTO DE SOFTWARE

Nesse contexto estão as especificações lógicas do programa, tais como, prioridade de execução, tamanho do buffer para operações de entrada e saída, número máximo de arquivos que podem ser abertos simultaneamente, dentre outras. Estas características são estabelecidas quando da criação do processo, em alguns casos podem ser alteradas durante a sua existência.

O arquivo de usuários é um arquivo do sistema operacional que contém a maior parte das informações desse contexto. Ele específica os limites dos recursos que cada processo pode alocar.

Possui três grupos de informações sobre o processo: Identificação, Quotas e Privilégios.

• Identificação:

Todo processo deve ter condições de ser identificado, quando criado recebe um Identificação única, o PID (Process Identification), representada por um número e também possui uma outra identificação UID (User Identification), que revela quem ou qual processo que o criou (owner), sendo que cada usuário possui uma identificação única.

• Quotas:

São os limites que cada processo pode alocar no sistema, as vezes a quota pode ser insuficiente, fazendo com que o processo seja executado com lentidão ou ate mesmo não ser executado.

• Privilégios:

Define as ações que um processo pode realizar com relação a ele mesmo, aos demais processos e ao sistema operacional.

Os privilégios com relação ao próprio processo define prioridade de execução limites alocados na memória principal ou secundária e etc. Privilégios que atingem aos demais processos possibilitam, além de alterações das características, modificar as de outros processos.

No sistema operacional está ligados a operação e a gerencia do ambiente, como