Processos e tópicos em Sistemas Operacionais (SO) sempre foram alguns dos meus tópicos favoritos em Informática. Eles permitem-lhe compreender, de uma forma muito mais profunda, como o SO gere os programas durante as suas diferentes fases de execução, resolver problemas de memória e garantir uma segurança isolada até ao kernel. É muito interessante!
A ideia básica
Um processo é simplesmente um programa em execução. Um programa tem estritamente um processo associado a ele. Em casos muito raros isto pode nem sempre ser verdade (Google Chrome como exemplo), mas isto é verdade na maioria das vezes.
Cada processo tem diferentes componentes que lhe permitem executar as tarefas pretendidas. Notavelmente, a pilha e a pilha são usadas para alocação de memória local variável e dinâmica respectivamente.
Existem mais componentes mas basta dizer que cada processo precisa destes componentes para ser executado como um programa.
Monitoramento de processos no sistema
A qualquer momento pode haver algumas centenas ou menos de processos em execução. Às vezes é útil ver informações detalhadas sobre eles, especialmente se seu computador estiver rodando devagar: como certos processos podem estar ocupando a memória do computador ou a CPU. Ser capaz de localizar e subsequentemente destruí-los é muito útil e pode ser alcançado com bastante facilidade.
Se estiver a correr o Windows, pode abrir o Gestor de Tarefas e clicar na tabulação Processos para ver esta informação. Se estiver a executar o Linux ou uma máquina baseada em Unix pode executar vários comandos diferentes:
ps aux // this will display a list of processestop // detailed information about all processes, threads, memory hoggers and network packets
Como é que o sistema operativo gere os processos
Um processo pode estar num determinado estado em qualquer altura. Pode ter acabado de ser criado, à espera de ser executado, à espera de acesso a algum dispositivo de E/S, interrompido por algum outro processo, etc. Para garantir a máxima produtividade, o sistema operacional precisa entender o estado de todos esses processos e ser capaz de criar novos processos de forma inteligente, alternar entre eles, pausá-los, suspendê-los, etc., nos momentos certos.
Para fazer isto eficazmente, o sistema operacional mantém o que é conhecido como um Bloco de Controle de Processo para cada processo. Ele contém informações úteis como o estado atual do processo, a próxima instrução a executar e os dispositivos alocados atualmente ao processo.
Isso permite ao sistema operacional gerenciar diferentes processos de forma eficaz, salvando o estado atual na PCB, alternando entre eles e recarregando determinados processos posteriormente.
Como o sistema operacional comuta entre diferentes processos
Comutação de contexto refere-se à atividade específica onde um sistema operacional salva o estado de um processo em execução e o pausa para executar outro processo. Deve fazê-lo de forma a garantir que estes processos não entrem em conflito e que o processo salvo possa ser retomado mais tarde sem problemas. Isto garante uma característica chave nos sistemas operacionais: o multitarefa. O diagrama mostra como o PCB é usado para salvar o estado do processo, executar outro, e depois recarregar e continuar o processo inicial mais tarde.