Sistemas Operacionais - Trabalho Prático
Escalonador de Processos (baseado no livro texto de SO do William Stallings)

Seja um sistema operacional multiprogramado que implementa escalonamento de processos com quatro prioridades e considera um número limitado de recursos disponíveis, sendo que quatro desses recursos são CPUs. Neste sistema,  todas as CPUs compartilham a memória principal.

Os seguintes níveis de prioridade, que podem ser definidos, especificam as seguintes características dos processos:

(1) tempo real: de maior prioridade (prioridade 0), são executados de imediato de acordo com a política FCFS, sendo prioritário a quaisquer outros processos em execução com menor prioridade. Estes processos são executados até a sua  conclusão (não há interrupção).
(2) de usuário: prioridade normal (prioridades 1, 2, ou 3), são executados de acordo com a política de feedback com três filas de processos prontos. O quantum definido é de 2 unidades de tempo (defina sua unidade de tempo).

O sistema operacional mantém duas filas de submissão:
  • fila de processos prontos do tipo tempo-real FTR
  • fila de processos prontos do tipo usuário FU

Essas filas são alimentadas a partir de uma fila de entrada única FE de processos submetidos e um agente deve distinguir os processos de entrada e e encaminhar para um das filas citadas acima. A fila de entrada FE é examinada a cada período de tempo (tempo este especificado pelo projetista do sistema operacional).

A fila FTR deve estar vazia para que o escalonador feedback seja ativado, quer dizer, enquanto existir processos do tempo real prontos, esses serão escalonados primeiramente. A implementação da política feedback baseada no conceito básico apresentado em aula.

Recursos disponíveis além das CPUs

O sistema possui os seguintes recursos:
  • duas impressoras
  • um scanner
  • um modem
  • dois CD drives
  • 8192 megabytes em cada memória principal.

Processos de baixa prioridade (de usuários) podem usar qualquer um dos recursos, mas o sistema é notificado de que recursos o processo vai precisar no momento da submissão do processo. O despachante assegura que cada recursos solicitado está apenas disponível para o processo requisitante durante um certo período de tempo (a ser definido pelo projetista).

Processos de tempo real não precisam de nenhum outro recursos a não ser memória principal, que será de no máximo de 512MBytes para cada processo.

Alocação de memória

Um bloco contíguo de memória é alocado para cada processo, durante a sua vida no sistema. Mas repare, os processos em tempo real não devem ficar bloqueados por falta de memória - prioridade é dada para alocar tais processos, pois estes não podem passar tempo em fila esperando por memória.

Processos

Processos no sistema em questão são criados pelo despachante. Este processo cria qualquer processo, de qualquer prioridade e exibe as seguintes mensagens:
  • uma mensagem que mostra a identificação do processo a ser criado;
  • uma mensagem relata quando um processo muda de estado (para suspenso, terminado, ou continua executando).

Algumas observações importantes:
  • Um processo ao ser submetido é inserido na fila FE, com descritor que já contém as suas características principais.
  • O processo se torna pronto quando todos os seus recursos necessários estão disponíveis, inclusive memória (prioridade para processos de tempo real).
  • Quando um processo é iniciado, o despachante deve apresentar os parâmetros do processo (identificação do processo, prioridade, tempo de processamento restante (em segundos), localização e tamanho do bloco de memória e recursos solicitados).
  • Quando um processo é finalizado, os recursos utilizados são devolvidos ao sistema para serem utilizados por outros processos.

Lista de processos

A lista de processos especifica os processos a serem executados pelo sistema. A lista deve estar contida em um arquivo de texto que serve como entrada para o seu sistema. Cada linha da lista descreve um processos com os seguintes dados, delimilados por vírgula + espaço:

<arrival time>, <priority>, <processor time>, <Mbytes>, <# impressoras>, <# scanners>, <# modems>, <# CDs>

Por exemplo, o arquivo com:
12, 0, 1, 64, 0, 0, 0, 0
12, 1, 2, 128, 1, 0, 0, 1
13, 3, 6, 128, 1, 0, 1, 2
indicaria:


Processo 1: chegada no momento 12, prioridade 0 (tempo real), duração de 1 segundo de CPU e memória de 64 MBytes, sem necessidade de recursos de E/S
Processo 2: chegada no momento 12, prioridade 1 (usuário), duração de 2 segundos de CPU e memória de 128 MBytes, requer a impressora e uma unidade de disco.
Processo 3: chegada no momento 13, prioridade 3 (usuário de baixa prioridade), duração de 6 segundo de CPU e memória de 128 MBytes, uma impressora, um modem e duas unidades de CD.

Requisitos do Trabalho Prático:

O trabalho deve ser implementdo em grupos de 5 alunos. Cada grupo deve definir uma entrada que especifique um conjunto de processos significativo, para que a avaliação das políticas implementadas seja possível. 

A interface de seu sistema deve ser tal que seja fácil seguir o que está acontecendo durante um determinado período de tempo.