Ciências da computação dia 261

Tratamento de interrupção

1. empilha o contador de programa atual
2. carrega o novo contador de programa
3. procedimento em assembly salva os registradores
4. procedimento em assembly configura uma nova pilha
5. executa serviço de interrupção escrito em C (lê e armazena a entrada)
6. procedimento em C volta para o procedimento em asm
7. procedimento em assembly inicia o novo processo

Classificação de processos

• CPU Bound
• I/O Bound
• Sabendo o tipo do processo, é possível implementar rotinas no escalonador para otimizar o tempo ocioso
• Para otimizar é possível utilizar: buffer, paralelismo real, etc.

CPU Bound

• utiliza muita CPU
• tempo de execução é dado por ciclos da CPU que foram(serão) usados
• tem sensibilidade ao escalonador (performance depende dele, já que ele dirá quando o processo pode usar a CPU)

I/O Bound

• realiza muito I/O
• tempo de execução dado pela operação de Entrada e saída
• é menos afetado pelo escalonador
• tempo de espera da entrada ou saída é o limitante
• Banco de dados, web server, etc.

Escalonador

• sua função é não deixar a CPU ociosa
• mudança de contexto (processo) → tarefa custosa
• o escalonamento é necessário quando → um processo é criado, bloqueado e terminou a execução.
• quando há um bloqueio, o escalonador pode decidir continuar esperando pelo I/O ou seguir para outro processo mais rápido

Tipos de algoritmos do Escalonador

• Preemptivo → suspende o processo que está sendo executado
• Não preemptivo → executa tudo até o programa acabar ou houver um bloqueio

Preemptivo

• muita troca de contexto
• suporta melhor a responsividade
• processos com prioridade são executados na hora
• fila prioritária
• bom para sistemas em tempo real

Não preemptivo

• era usado em sistemas uni-core
• há menos tempo desperdiçado devido a menor troca de contexto
• mais previsível o tempo de execução

Características para um Escalonador

• justiça → cada processo tem uma parcela de tempo justa para usar a CPU
• balanceamento → diminuir a ociosidade do sistema
• cumprimento da política do sistema → uso da prioridade, etc.
• deve ser encaixar ao tipo de ambiente (batch, interativo, etc.)

Sistemas BATCH

• vários dados ao mesmo tempo para processar
• sem muito I/O
• necessário maximizar o uso da CPU
• não precisa de respostas rápidas
• pouca troca de contexto
• escalonador vai para aquele com menor tempo de execução ou menor uso de memória
• escalonador também pode seguir a ordem do user ou através da pilha de tarefas

Sistemas Interativos

• alta interação com o user
• alta troca de contexto
• responsividade para o user
• escalonador precisa se adaptar a carga de trabalho e manter equilíbrio entre responsividade e uso de CPU
• escalonador deve ter baixo tempo de resposta (fatias de tempo menor pra cada um), preempção (dar chance para outro processo executar), prioridade para processos interativos, aumentar a prioridade para processo a muito tempo na fila

Sistemas de tempo real

• tarefas precisam ser executadas dentro do deadline
• maior tempo para cada processo

Jitter

• variação entre o tempo de resposta e o tempo ideal

Overhead

• tempo não utilizado
• troca de contexto

Algoritmos de escalonador para sistemas BATCH

• three level
• FIFO
• Shortest job first
• shortest remaining time next

Three Level

• 3 escalonadores (CPU, memória e admissão)
• admissão → processos menores primeiro; leva em consideração menor acesso a CPU e maior uso de I/O
• memória → verifica quanto tempo está esperando, tempo de CPU, tamanho, importância
• CPU → executa o próximo

FIFO

• segue a ordem de requisição dos processos
• não preemptivo
• vai empilhando os processos

Shortest Job First

• menor é executado primeiro
• não preemptivo
• menor turnaround médio

Turnaround médio é o tempo médio de execução de todos os processos. Nesse método, vê-se a combinação de processos que minimizam o tempo.

ex:

job 1--10t

job 2--20t

job 3--5t

job 4--2t

A:

Job1 → job2 → job3 → job4

10 + (20 + 10) + (20 + 10 + 5) + (20 + 10 + 5 + 2) →112/4 →28

B:

job4 → job3 → job1 → job2

2 + (2+5) + (2+5+10) + (2+5+10+20) → 63/4 → 15.75

Dessa forma, colocando os jobs em ordem crescente de tempo, temos o melhor turnaround médio

Shortest remaining time next

• preemptivo
• da prioridade para processos com menor tempo de execução restante
• processos longos vão demorar muito para serem escolhidos para usar a CPU