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Sincronização de processos: o que é e como funciona
Sincronização de processos é um conceito fundamental da computação, que se refere à forma como os processos (ou threads) que executam simultaneamente em um sistema compartilham recursos e se comunicam entre si. A sincronização de processos é importante para garantir a corretude, a eficiência e a segurança dos programas concorrentes.
O que são processos e threads
Um processo é uma instância de um programa em execução, que possui um espaço de endereçamento próprio, um conjunto de registradores, uma pilha e um contador de programa. Um processo pode criar outros processos, chamados de processos filhos, que herdam alguns atributos do processo pai.
Uma thread é uma unidade básica de execução, que compartilha o espaço de endereçamento e outros recursos com outras threads do mesmo processo. Uma thread possui um contador de programa, um conjunto de registradores e uma pilha próprios. Uma thread pode criar outras threads, chamadas de threads irmãs, que pertencem ao mesmo processo.
Um sistema operacional pode executar vários processos e threads ao mesmo tempo, alternando entre eles de forma rápida e transparente. Esse mecanismo é chamado de multiprogramação ou multitarefa. A multiprogramação permite aproveitar melhor os recursos do sistema, aumentando o desempenho e a responsividade dos programas.
Como a sincronização de processos funciona
A sincronização de processos funciona por meio de mecanismos que permitem aos processos ou threads coordenar suas ações, estabelecendo regras de acesso aos recursos compartilhados. Esses mecanismos podem ser classificados em duas categorias: primitivas de baixo nível e primitivas de alto nível.
As primitivas de baixo nível são instruções especiais do processador, que permitem realizar operações atômicas, ou seja, que não podem ser interrompidas por outros processos ou threads. Essas operações são usadas para implementar variáveis de exclusão mútua (mutex), que são variáveis que indicam se um recurso está sendo usado ou não por um processo ou thread. Um processo ou thread que quer acessar um recurso deve verificar o valor da variável de exclusão mútua correspondente, e se estiver livre, deve alterá-la para ocupada, antes de prosseguir. Após terminar de usar o recurso, deve liberá-lo, alterando a variável de exclusão mútua para livre.
As primitivas de alto nível são abstrações que facilitam o uso das primitivas de baixo nível, oferecendo uma interface mais simples e intuitiva para os programadores. Essas abstrações incluem semáforos, monitores, locks, condições, barreiras, passagens de mensagem, entre outras. Cada uma dessas abstrações tem uma semântica própria, que define como os processos ou threads podem se comunicar e se sincronizar.
Conclusão
Sincronização de processos é um conceito fundamental da computação, que se refere à forma como os processos (ou threads) que executam simultaneamente em um sistema compartilham recursos e se comunicam entre si. A sincronização de processos é importante para garantir a corretude, a eficiência e a segurança dos programas concorrentes. A sincronização de processos funciona por meio de mecanismos que permitem aos processos ou threads coordenar suas ações, estabelecendo regras de acesso aos recursos compartilhados. Esses mecanismos podem ser classificados em primitivas de baixo nível e primitivas de alto nível.
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