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Administración de procesos y del procesador

Fernando Camacho
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Administración de procesos y del procesador

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y del procesador.
2.1 Concepto de proceso.
Un proceso es básicamente un programa
en ejecución.
 Consta del programa ejecutable, los
datos y la pila del programa, su contador
de programa, apuntador de pila y otros
registros, y la otra información que se
necesita para ejecutar el programa, así
como salidas y estados
Proceso - un programa en ejecución; la
ejecución del proceso debe progresar de
manera secuencial.
* Un proceso incluye:
* program counter (contador del programa)
* stack (pila)
* data section (segmento de datos)
Estados de los procesos
* Nuevo: El proceso es creado.
* Ejecución: Se ejecutan instrucciones.
* Espera: El proceso esta en espera por la
ocurrencia de algún evento.
* Listo: El proceso esta esperando a que le
asignen el procesador.
* Terminado: El proceso finaliza su ejecución.
* Diagrama de estados de los procesos.
Información asociada con cada proceso:
* Estado del proceso
* Program counter
* Registros del CPU
* Información de planificación del CPU
* Memoria
* Información para administración
* Información de estatus de E/S
 Proceso:
programa o comando en ejecución.
Características:
* Un proceso consta de código, datos y pila.
* Los procesos existen en una jerarquía de árbol (varios
Hijos, un sólo padre).
* El sistema asigna un identificador de proceso (PID) único
al iniciar el proceso.
*El planificador de tareas asigna un tiempo compartido
para el proceso según su prioridad (sólo root puede
cambiar prioridad).

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  • 2. 2.1 Concepto de proceso. Un proceso es básicamente un programa en ejecución.  Consta del programa ejecutable, los datos y la pila del programa, su contador de programa, apuntador de pila y otros registros, y la otra información que se necesita para ejecutar el programa, así como salidas y estados
  • 3. Proceso - un programa en ejecución; la ejecución del proceso debe progresar de manera secuencial. * Un proceso incluye: * program counter (contador del programa) * stack (pila) * data section (segmento de datos)
  • 4. Estados de los procesos * Nuevo: El proceso es creado. * Ejecución: Se ejecutan instrucciones. * Espera: El proceso esta en espera por la ocurrencia de algún evento. * Listo: El proceso esta esperando a que le asignen el procesador. * Terminado: El proceso finaliza su ejecución. * Diagrama de estados de los procesos.
  • 5. Información asociada con cada proceso: * Estado del proceso * Program counter * Registros del CPU * Información de planificación del CPU * Memoria * Información para administración * Información de estatus de E/S
  • 6.  Proceso: programa o comando en ejecución. Características: * Un proceso consta de código, datos y pila. * Los procesos existen en una jerarquía de árbol (varios Hijos, un sólo padre). * El sistema asigna un identificador de proceso (PID) único al iniciar el proceso. *El planificador de tareas asigna un tiempo compartido para el proceso según su prioridad (sólo root puede cambiar prioridad).
  • 7. 2.2 Estados de un proceso y Transiciones de estado de los procesos.  un proceso puede pasar por discretos, algunos de ellos son:  En ejecución: El proceso ocupa la CPU actualmente, es decir, se está ejecutando.  Listo o preparado: El proceso dispone de todos los recursos para su ejecución, sólo le falta la CPU.  Bloqueado: Al proceso le falta algún recurso para poder seguir ejecutándose, además de la CPU. Por recurso se pueden entender un dispositivo, un dato, etc. El proceso necesita que ocurra algún evento que le permita poder proseguir su ejecución.
  • 8. Transiciones de estado de los procesos
  • 9.  Estos colores hay que interpretarlos de forma que, el color del borde de los estados representa a dichos estados, los colores dentro de los círculos nos dicen las posibles alternativas de acceso hacia otro estado, y los colores de las flechas nos representan hacia qué estado nos dirigimos si seguimos la misma.
  • 10. 2.3 Procesos Ligeros (Hilos o Hebras) Un proceso ligero, es un programa en ejecución que comparte la imagen de memoria y otras informaciones con otros procesos ligeros. Como muestra la Figura, un proceso puede contener un solo flujo de ejecucion, como ocurre en los procesos clasicos, o más de un flujo de ejecucion (procesos ligeros). Las informaciones propias se refieren fundamentalmente al contexto de ejecucion, pudiéndose destacar las siguientes: • Contador de programa. • Pila. • Registros. • Estado del proceso ligero (ejecutando, listo o bloqueado).
  • 11. 2.3 Procesos Ligeros (Hilos o Hebras) Todos los procesos ligeros de un mismo proceso comparten la informacion del mismo. En concreto, comparten:  Espacio de memoria.  Variables globales.  Archivos abiertos.  Procesos hijos.  Temporizadores.  Senales y semaforos.  Contabilidad.
  • 13. Definición  La concurrencia comprende un gran número de cuestiones de diseño, incluyendo la comunicación entre procesos, comparación y competencia por los recursos, sincronización de la ejecución de varios procesos y asignación del tiempo de procesador a los procesos y es fundamental para que existan diseños como Multiprogramación, Multiproceso y Proceso distribuido.
  • 14. Presentarse tres contextos  Varias aplicaciones: La multiprogramación se creó para permitir que el tiempo de procesador de la máquina fuese compartido dinámicamente entre varias aplicaciones activas.  Aplicaciones estructuradas: Como ampliación de los principios del diseño modular y la programación estructurada, algunas aplicaciones pueden implementarse eficazmente como un conjunto de procesos concurrentes.  Estructura del sistema operativo: Las mismas ventajas de estructuración son aplicables a los programadores de sistemas y se ha comprobado que algunos sistemas operativos están implementados como un conjunto de procesos.
  • 15. Existen tres modelos de computadora en los que se pueden ejecutar procesos concurrentes: Multiprogramación. Multiprocesador. Multicomputadora.
  • 16. Tipos de procesos concurrentes.  Proceso independiente: Es aquel que ejecuta sin requerir la ayuda o cooperación de otros procesos.  Procesos son cooperantes: Son aquellos que están diseñados para trabajar conjuntamente en alguna actividad, para lo que deben ser capaces de comunicarse e interactuar entre ellos.
  • 17. Ventajas y Desventajas  Ventajas: Trata de evitar los tiempos muertos de la UCP Comparte y optimiza el uso de recursos Permite la modularidad en las diferentes etapas del proceso Acelera los cálculo Da mayor comodidad
  • 18. Ventajas y Desventajas Desventajas: Inanición e interrupción de procesos Ocurrencia de bloqueos Que dos o más procesos requieran el mismo recurso.
  • 19. 2.5 Niveles, Objetivos y Criterios de Planificación En épocas pasadas de los sistemas de procesamiento por lotes, con una entrada en forma de imágenes de tarjetas en una cinta magnética, el algoritmo de planificación era sencillo: solo había que ejecutar el siguiente trabajo en la cinta. En los sistemas de multiusuario de tiempo compartido, que se combinaban con un fondo de trabajos procesados en lote, el algoritmo era más complejo. Concepto de Planificación. La planificación hace referencia a un conjunto de políticas y mecanismos incorporados al sistema operativo que gobiernan el orden en que se ejecutan los trabajos que deben ser cumplimentados por el sistema informático.
  • 20. Objetivo de la Planificación El objetivo principal de la planificación es optimizar el rendimiento del sistema y proporcionar un buen servicio a todos los procesos que se encuentren en el. En general, la planificación trata de cubrir los siguientes objetivos: Justicia. La planificacion debe ser lo mas justa posible con todos los procesos, sin favorecer a unos y perjudicar a otros.  Maxima capacidad de ejecucion. Debe dar un servicio eficiente para que todos los trabajos se realicen lo mas rapidamente posible.  Maximo numero de usuarios interactivos.  Predecibilidad. La planificacion  Minimizacion de la sobrecarga.  Equilibrio en el uso de recursos.  Seguridad de las prioridades.  Evitar la postergacion indefinida. Esto se logra aumentando la prioridad de un proceso mientras espere por un recurso.
  • 21. Criterios de planificación Para realizar los objetivos de la planificación, un mecanismo de planificación debe considerar lo siguiente: La limitacion de un proceso a las operaciones de Entrada / Salida: cuando un proceso consigue la cpu, ?la utiliza solo brevemente antes de generar una peticion de Entrada / Salida?  La limitacion de un proceso a la cpu: cuando un proceso obtiene la cpu, ?tiende a usarla hasta que expira su tiempo?  Si un proceso es por lote (batch) o interactivo: los usuarios interactivos deben recibir inmediato servicio para garantizar buenos tiempos de respuesta.  ¿Qué urgencia tiene una respuesta rápida?: por ejemplo, un proceso de tiempo real de un sistema de control que supervise una refineria de combustible requiere una respuesta rapida, mas rapida que la respuesta requerida por un proceso en lotes (batch) que debera entregarse al dia siguiente.  La prioridad de un proceso: a mayor prioridad mejor tratamiento.
  • 22. 2.6 TECNICAS DE ADMINISTRACION DEL PLANIFICADOR Se denomina planificador al software del sistema operativo encargado de asignar los recursos de un sistema entre los procesos que los solicitan.
  • 23. El planificador es un componente funcional muy importante de los sistemas operativos multitarea y multiproceso y es esencial en los sistemas operativos de tiempo real. Su función consiste en repartir el tiempo disponible de un microprocesador entre todos los procesos para su ejecución. Todo sistema operativo gestiona los programas mediante el concepto de proceso.
  • 24. ALGORITMOS DE PLANIFICACIÓN Los algoritmos de planificación son los que definen que política se va a seguir para que un proceso pase al estado de ejecución.
  • 25.  Planificación Round-Robin  Planificación por prioridad  Colas múltiples  Primero el trabajo más corto  Planificación garantizada
  • 26. Planificación Round-Robin  cada proceso tiene asignado un quantum de tiempo para ejecutarse y en el caso de que no pueda terminar la ejecución en su quantum el proceso pasa de nuevo a la cola de procesos para ser ejecutado por otro quantum luego de recorrer la cola para asegurarse que todos los procesos reciban ese quantum de procesamiento.
  • 27. Planificación por prioridad  En la planificación round-robin todos los procesos son tratados con la misma prioridad. Para el caso de este tipo de planificación a cada proceso se le asigna una prioridad y los mismos son ejecutados
  • 28. Colas múltiples  Las colas múltiples están basadas en una pila que sirve como índice de una lista de procesos que se tienen que ejecutar.
  • 29. Primero el trabajo más corto  se usa para trabajos en batch o de procesamiento or lotes en los cuales se puede saber cual es el tiempo de duración de la ejecución de cada proceso y entonces se puede seleccionar primero el trabajo más corto.
  • 30. Planificación garantizada  En este modelo de planificación se tiene en cuenta la cantidad de usuarios en el sistema y se le asigna a cada uno el tiempo de ejecución de 1/n (siendo n la cantidad total de usuarios) de esa forma el planificador tiene que llevar cuenta del tiempo de ejecución de los procesos y balancear el tiempo que están utilizando el procesador para cumplir con la ecuación previa.