2015 gestión de procesos

GESTIÓN DE PROCESOS
PROCESO
Programa o parte de un programa en
ejecución.
Programa:
entidad estática
Proceso:
entidad dinámica

ELEMENTOS DE UN PROCESO
Un proceso está formado por:
Un programa ejecutable
Datos
Contexto de ejecución
Registros de CPU
Otra información

CREACIÓN Y TERMINACIÓN
DE LOS PROCESOS
La creación de un proceso consta de dos
etapas:
Creación de estructuras de control
Asignación de espacio de memoria

CREACIÓN Y TERMINACIÓN
DE LOS PROCESOS
La terminación de un proceso consta de dos
etapas:
Liberación del espacio de memoria
Destrucción de la estructura

CREACIÓN Y TERMINACIÓN DE
LOS PROCESOS
Causas para la terminación de un proceso:
Debido a errores
Por petición del proceso padre
Intento de acceso a una zona de memoria sin tener
permiso
Por que finaliza su ejecución
Intento de acceso a un recurso sin derecho o de forma
indebida
Intento de realizar una operación aritmética no
permitida

ESTADOS DE LOS
PROCESOS
El sistema Operativo ve al proceso como una
unidad que se va ejecutando y evolucionando
entre distintos estados.
El estado global de Sistema está constituido por el
estado en que se encuentran todos los procesos y
recursos del sistema

ESTADOS DE LOS
PROCESOS
Modelo de dos estados.
Es el más simple, posee dos estados.
Ejecución y
No ejecución

ESTADOS DE LOS
PROCESOS
Modelo de cinco estados.
Nuevo
Ejecución
Listo
Bloqueado
Terminado

ESTADOS DE LOS
PROCESOS
Nuevo. El proceso acaba de ser creado,
pero aún no se le ha asignado memoria.
Todavía no ha sido admitido por el
sistema.

ESTADOS DE LOS
PROCESOS
Ejecución. El proceso tiene el dominio
de la CPU en ese momento y se está
ejecutando.

ESTADOS DE LOS
PROCESOS
Listo. El proceso se está
preparando y en disposición de usar
la CPU, si hubiere una libre.

ESTADOS DE LOS
PROCESOS
Bloqueado. El proceso está a la
espera de que ocurra algún evento.

ESTADOS DE LOS
PROCESOS
Terminado. El proceso ha terminado
su ejecución y liberado la memoria, pero
aún no se han destruido sus estructuras
de datos.

TRANSICIONES DE ESTADOS DE
LOS PROCESOS
Un proceso cambia de estado a lo largo de su vida.
Despacho: Listo - Ejecución
Tiempo excedido: Ejecución - Listo
Bloqueo: Ejecución - Bloqueado
Despertar: Bloqueado - Listo
La única transición iniciada por el propio proceso es la de bloqueo.
Este modelo puede ser completado con un estado de suspendido.

ESTRUCTURAS DE CONTROL
El sistema Operativo necesita una serie de
estructuras de datos que le permitan controlar el
estado de los procesos y de los recursos, como:
Tablas de memoria
Tablas de E/S
Tablas de archivos
Tablas de procesos

IMAGEN DE UN PROCESO
Físicamente un proceso requiere cargar en memoria:
Un código. Programa que va a ser ejecutado
Unos datos. Datos del usuario requeridos para la
ejecución del programa.
Una pila. Pila del usuario y pila del sistema utilizada
para llamadas a procesos y al sistema.
Unos atributos. Bloques de control de los procesos,
formados por la información requerida por el sistema
para controlar los procesos.

BLOQUES DE CONTROL DE LOS
PROCESOS
La estructura de datos que contiene la información a
cerca de un proceso se denomina Bloque de Control
de Procesos – BCP -.
Un BCP es la representación de un proceso durante su
ejecución.
Un BCP se crea cuando se crea su proceso asociado.
Los BCP son accedidos y mantenidos por rutinas del Sistema
Operativo.

ELEMENTOS DEL BLOQUE DE
CONTROL DE PROCESOS
Identificación de los procesos.
Información del estado de los procesos.
Información de control de los procesos.

CONTROL DE PROCESOS
Identificación de los procesos.
Identificación única del proceso.
Identificación del proceso padre.
Identificación del usuario.

CONTROL DE PROCESOS
Información del estado de los procesos.
Registros de control y estado
Registros visibles al usuario
Punteros de pila

CONTROL DE PROCESOS
Información sobre planificación y estado
Información útil para la planificación de la
CPU: prioridad del proceso, punteros a colas, cantidad de tiempo
en espera, en ejecución ,etc.
Eventos pendientes

CONTROL DE PROCESOS
Gestión de memoria
Límite superior e inferior de memoria
asignada
Lista de bloques asignados

CONTROL DE PROCESOS
Apuntador a la tabla de segmentos o de
página
Información de contabilidad: Tiempo de CPU y
tiempo real

CONTROL DE PROCESOS
Información del estado de los dispositivos y
operaciones de E/S: lista de dispositivos asignados,
archivos.
Apuntadores para asignar recursos
Comunicación entre procesos

CONTROL DE PROCESOS
El BCP permite al sistema Operativo localizar
toda la información clave sobre los procesos.
El conjunto de BCP forman las tablas de procesos.
El id del proceso se usa como índice en las tablas
de los procesos.

CREACIÓN DE UN PROCESO.
Cuando se crea un proceso, el Sistema Operativo
realiza los siguientes pasos:
Asigna un identificador único al proceso. Se crea
el BCP, pero sólo se llena el campo del
identificador.
Asigna memoria al proceso.
Inicializa el BCP.

Cuando se crea un proceso, el Sistema Operativo
realiza los siguientes pasos:
Insertar el proceso en la lista de procesos que
corresponda. Por ejemplo en la lista de procesos
listos.
Otras operaciones, como actualizar las
estructuras de control que mantenga el Sistema
Operativo.

Un proceso puede ser creado por:
Un usuario que lo solicita
El Sistema Operativo
Otro proceso

INTERRUPCIÓN DE UN
PROCESO.
MECANISMO CAUSA USO
Interrupción
Externa a la
ejecución de la
instrucción actual
Reacción a un
evento externo
asíncrono
Trampa
Excepciones
Asociado con la
ejecución de la
instrucción actual
Manejo de errores o
de condiciones de
excepciones
Petición de un servicio
-Llamadas al sistema -
Petición explícita
Llamada a una
función del Sistema
Operativo

TERMINACIÓN DE UN PROCESO.
Para terminar – destruir - un proceso:
Se devuelven sus recursos al sistema
Se borran las listas y tablas del sistema
Se borra su BCP

Un proceso puede ser destruido por:
Completar su ejecución
Exceder el límite de tiempo asignado al
proceso
No disponer de la memoria que el proceso
solicita.

Violación de protección de memoria
Error de protección al intentar acceder a un
recurso no asignado
Error aritmético

Instrucción inválida
Fallo de E/S
Intervención del usuario o del Sistema
Operativo

SUSPENDER/REANUDAR UN PROCESO.
Suspender un proceso
consiste en detener un
proceso, esté en el
estado que esté.
El proceso puede salir
o no de memoria.

CARACTERÍSTICAS DE UN
PROCESO SUSPENDIDO
El proceso que está suspendido, no está
inmediatamente disponible para su
ejecución.
La condición de bloqueado, es
independiente de la suspendido.

CARACTERÍSTICAS DE UN
PROCESO SUSPENDIDO
El proceso puede ser situado en estado
se suspendido, por el mismo, el proceso
padre, el Sistema Operativo o el usuario.
Un proceso sólo puede salir del estado
de suspendido, si se le aplica una orden
externa. El propio proceso no puede
reanudarse.

HILOS DE EJECUCIÓN –
THREADS -
Unidad propietaria de recursos
Unidad de ejecución o despacho
Partes de un proceso:

THREADS -
En los procesos tradicionales existe un solo espacio de
direcciones y un solo hilo de ejecución. Procesos Pesados.
Hay situaciones en que es deseable tener más de un hilo
de ejecución, que compartan un único espacio de
direcciones, pero que se puedan ejecutar de modo más o
menos simultáneo. A estos flujos de control se les
denomina hebras o hileras de ejecución. Procesos ligeros.

THREADS -
Las hebras son como mini-procesos.
Ventajas:
Cuando una hebra se bloquea, puede ejecutarse otra hebra del
mismo proceso.
Es menos costoso crear/terminar una hebra que un proceso.
Es monos costoso intercambiar dos hebras que dos procesos.
La comunicación entre hebras dentro de una misma tarea no
requiere la intervención del núcleo del sistema.
Cada hebra se puede estar ejecutando en un procesador
simultáneamente.

PLANIFICACIÓN DE LA CPU
La multiprogramación produce un aumento de la utilización de la CPU y
una mayor productividad del sistema.
La planificación permite el manejo de colas para minimizar el tiempo de
retraso en la colas y aumentar el rendimiento del sistema.
La planificación de la CPU es necesaria en los sistemas
multiprogramados debido a que el número de procesos que se requiere
ejecutar supera el número de procesadores existentes en el sistema.
Planificador de Procesos

Planificador a largo plazo.
Planificador a mediano plazo
Planificador a corto plazo
Niveles de Planificación
del Procesador

Planificador a largo plazo.
Niveles de Planificación del Procesador
Decide cuando se termina/comienza un proceso.
Determina que trabajo se admite en el sistema para
su procesamiento. Decide cuántos trabajos acepta y
qué trabajos.

Decide cuando se termina/comienza un proceso.
Controla el grado de multiprogramación del
sistema.

Determina que trabajo se admite en el sistema para su
procesamiento. Decide cuántos trabajos acepta y qué trabajos.
Puede basarse en diferentes criterios:
Prioridad. Puede elegir entre los orientados a E/S y los orientados
a CPU.
FIFO. Primero en entrar – Primero en salir.

Planificador a corto plazo.
El próximo proceso a ejecutarse se selecciona entre los
trabajos que están en la cola de listos. Se ejecuta cada
vez que ocurre un evento que puede causar un cambio
de proceso, como:
Interrupción de reloj
Interrupción de E/S
Llamadas al sistema
Señales

Planificador a corto plazo.
Posee un módulo despachador que se encarga de:
Cambiar de procesos
Cambiar de modo: kernel/usuario
Seleccionar la instrucción que va a ejecutarse
Al tiempo que tarde en realizar estas operaciones se le denomina
latencia de despacho

Características del Planificador a corto plazo
Criterios para implementar un planificador a
corto plazo:
Criterios orientados al usuario
Criterios orientados al sistema

Criterios orientados al usuario – Relacionados
con el rendimiento.
Tiempo de Respuesta: tiempo que transcurre desde
que se envía un trabajo al sistema hasta que se empieza
a atender – Sistemas Interactivos – o tiempo que
transcurre desde que el proceso entra en la cola de
listos hasta obtener la primera atención de la CPU.

Criterios orientados al usuario – Relacionados
con el rendimiento.
Tiempo de Retorno: tiempo total que emplea el
proceso desde que entra en el sistema hasta que
termina su ejecución – sistemas bach -

Criterios orientados al sistema – Relacionados
con el rendimiento.
Rendimiento: El número de trabajos que se ejecuta
por unidad de tiempo – Throutput – debe ser el máximo
posible.
Utilización del Procesador: porcentaje de tiempo
que el procesador está ocupado

Criterios orientados al sistema – Relacionados
con el rendimiento.
Equidad: en ausencia de criterios externos, todos los
procesos deberían ser tratados de igual forma.
Prioridades: el algoritmo debe favorecer a los
procesos con mayor prioridad

Elementos del Planificador a corto plazo
Debe contener los siguientes aspectos:
Un modo de decisión
Una función de selección
Una regla de arbitraje.

Modo de decisión
Indica en que instante en el tiempo se
aplica la función de selección.
Las necesidades del planificador deben
efectuarse en una de las cinco
circunstancias siguientes:

Modo de decisión
1. Cuando un proceso cambia del estado de ejecución
al estado de bloqueado.
2. Cuando un proceso cambia del estado de ejecución
al estado de listo.
3. Cuando un proceso cambia del estado de bloqueado
al estado de listo
4. Cuando llega un proceso nuevo. Del estado de
nuevo al estado listo
5. Cuando termina un proceso

Modo de decisión
Cuando la planificación tiene lugar únicamente
en las situaciones 1º y 5º, decimos que el
esquema de planificación es no apropiativa.
Solo pierde el control del proceso cuando se
bloquea por una operación de E/S o porque ha
terminado.

Planificación apropiativa
El proceso que se está ejecutando puede ser
interrumpido en cualquier momento y movido a
la cola de listos, antes de completar su
ejecución

Planificación no apropiativa
Una vez asignada la CPU a un proceso, no se le
puede retirar hasta que la libera, ya sea por que
termina la ejecución o por que cambia a un
estado de espera – se auto bloquea -

ALGORITMOS DE PLANIFICACIÓN
Primero en llegar primero en salir – FIFO -
Los procesos acceden a la CPU en el mismo
orden de llegada.
Es no apropiativo. No es útil en sistemas
interactivos, al no garantizar buenos tiempos de
respuesta; los procesos largos hacen esperar a
los procesos cortos.

El trabajo más corto primero.
Se le asigna la CPU al proceso que tenga un tiempo
estimado de ejecución más corto, los procesos cortos
pasan a la cabeza de la cola de listos.
Reduce el tiempo de espera. Favorece a los procesos
cortos frente a los más largos. No es apropiado para
tiempo compartido por ser no apropiativo.
Es difícil calcular cuanto tiempo va a durar cada proceso.

El tiempo restante más corto.
El siguiente proceso en ser ejecutado es el de tiempo
estimado de ejecución menor para llegar a su terminación.
Es una variante apropiativa del anterior. Los procesos
cortos de ejecutan casi que inmediatamente y los largos
tienen un mayor retardo.

Prioridades.
Consiste en asignarle a cada proceso una
prioridad. Las prioridades pueden determinarse
internamente por el sistema y externamente por el
usuario.

Prioridades.
Las prioridades pueden ser:
Estáticas: una vez que se le asigna una al
proceso, esta no cambia.
Dinámicas: las prioridades cambian, adaptándose
al ambiente.

Prioridades.
El mayor problema de las prioridades es la
inanición.
Una solución es la técnica del envejecimiento que
consiste en que cada cierto periodo de tiempo de
espera, se le aumenta la prioridad al proceso.

Asignación en rueda – Round Robin -
Se denomina una pequeña unidad de tiempo
denominada quantum. A cada proceso se le
asigna un quantum de tiempo. Si el proceso no
termina en ese tiempo, el control de la CPU pasa
al siguiente proceso de la cola.

Asignación en rueda – Round Robin -
La cola de procesos en estado de listo se organiza según
un esquema FIFO.
Es un sistema con modo de decisión apropiativo basado
en el reloj.
Es apropiativo para sistemas de tiempo compartido. El
problema es determinar el tamaño del quantum.

Razón de Respuesta más alta.
Se selecciona el proceso de la cola que tenga un valor de
RR más alto. Es apropiativo.
RR = Tw + Ts Tw = Tiempo de espera estimado
Ts Ts = Tiempo de servicio estimado

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