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{{Sistemi operativi: manuale pratico}}
'''Sistemi operativi: manuale pratico/Processi/Introduzione'''

= Algoritmo =
Un algoritmo e' un procedimento logico che permette la risoluzione di un problema in un numero finito di passi

= Programma =
Un programma e' un'entita' passiva (file in memoria) che formalizza un algoritmo attraverso un linguaggio di programmazione

= Processo =
Un processo e' un'entita' attiva (operazioni compiute dal processore) che corrisponde ad un'astrazione di un programma in esecuzione; un processo e' composto da:

* codice sorgente

* area dati (variabili statiche globali)

* stack (variabili statiche locali)

* heap (variabili dinamiche)

== Processi sequenziali ==
I processi sequenziali sono processi in cui ogni operazione viene eseguita dopo il termine di quella precedente (comportamento deterministico)

== Processi concorrenti ==
I processi concorrenti sono processi in cui le operazioni possono essere eseguite contemporaneamente (comportamento non deterministico)
La concorrenza puo' essere: reale (sistemi multiprocessore e multi-core) o fittizia

== Processi automatici ==
I processi automatici sono processi che vengono eseguiti al bootstrap e terminati allo shut-down (attesa messaggi posta elettronica, controllo virus)

== Processi su richiesta dell'utente ==
I processi su richiesta dell'utente sono processi la cui esecuzione viene avviata in modo esplicito da parte dell'utente (stampante, browser)

= Stati di un processo =
Gli stati di un processo durante la sua esecuzione sono:

* new: il processo viene creato e sottomesso al SO

* running: il processo e' in esecuzione

* ready: il processo e' pronto per l'esecuzione e in attesa di risorse dal processore

* waiting: il processo e' in attesa di risorse da parte del sistema

* terminated: il processo termina e rilascia le risorse utilizzate

== Context switch ==
Un context switch (cambiamento di contesto) e' uno stato del SO in cui avviene un cambio del processo correntemente in esecuzione sulla CPU; il context switch genera un ritardo temporale tra l'esecuzione di un processo e l'altro

= Process Control Block (PCB) =
Il PCB e' un blocco di dati associato ad ogni processo; tali dati riguardano:

* stato del processo

* program counter (indirizzo dell'istruzione successiva)

* registri della CPU

* informazioni per lo scheduling della CPU

* informazioni per la gestione della memoria

* informazioni sulle operazioni di I/O

== Process Identifier (PID) ==
Il PID e' un intero non negativo (UNIX/linux), generato automaticamente dal SO, che identifica in modo univoco ciascun processo

=== PID riservati ===
I PID riservati dal SO UNIX/linux sono:

* PID <math>= 0</math>: per lo scheduler dei processi

* PID <math>= 1</math>: per il processo  (invocato al termine del bootstrap) che e' l'antenato di tutti i processi

== Terminazione ==
Un processo puo' essere terminato in <math>8</math> modi:

* standard
** <code>return</code> dal <code>main</code>
** <code>exit</code> o <code>_exit</code> o <code>_Exit</code> da un suo thread
** un suo thread riceve un segnale di terminazione

* non standard
** <code>abort</code>
** ricevere un segnale di terminazione
** cancellare l'ultimo thread del processo
Al termine di ogni processo il kernel invia al padre un segnale <code>SIGCHLD</code> (Signal Child)

=Scheduler=
Lo scheduler e' un programma che stabilisce un ordinamento temporale per l'esecuzione dei processi attraverso algoritmi di scheduling; lo scheduler si occupa di:

* inserisce i PCB dei processi che richiedono una risorsa in una coda (ogni coda si riferisce ad un possibile stato dei processi: coda di ready, coda di running,...)

* preleva dalle code i processi che andranno eseguiti

= Architetture parallele =
Esistono diverse architetture parallele:

* Single Instruction Single Data (SISD): in un certo istante una singola istruzione viene eseguita da un singolo processo su un singolo dato (no parallelismo; bit)

* Single Instruction Multpile Data (SIMD): in un certo istante una singola istruzione viene eseguita da piu' processi su piu' dati (dati parallelizzati; numeri)

* Multiple Instruction Single Data (MISD): in un certo istante piu' istruzioni vengono eseguite da piu' processi su un singolo dato

* Multiple Instruction Multiple Data (MIMD): in un certo istante piu' istruzioni vengono eseguite da piu' processi su piu' dati (parallelismo su dati e su istruzioni)

== Speed-up ==
I vantaggi in termini di tempo ottenibili da architetture concorrenti sono lineari (solo per un numero ridotto di processori)

= Grafo di precedenza =
Un grafo di precedenza e' un grafo aciclico diretto in cui:

* i nodi corrispondono a istruzioni o a processi

* gli archi corrispondono a condizioni di precedenza: ogni nodo puo' essere eseguito solo dopo che il padre e' terminato

= Condizioni di Bernstein =
Le condizioni di Bernstein sono le condizioni necessarie affinché un algoritmo possa essere scritto in modo concorrente; dati due processi <code>Pi</code> e <code>Pj</code>, essi sono parallelizzabili se valgono le seguenti condizioni (<code>R(P)</code>: input del processo <code>P</code>; <code>W(P)</code>: output del processo P):
* <math>R(Pi) \cap W(Pj) = \emptyset </math>
* <math>W(Pi) \cap R(Pj) = \emptyset </math>
* <math>W(Pi) \cap W(Pj) = \emptyset </math>

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