Presentación U4 de la materia S.O

1. SISTEMAS OPERATIVOS
Unidad 4
Administración del procesador

2. Conceptos Básicos
Conviene revisar primero algunos
conceptos básicos con respecto a este
tema:
 Planificador de CPU
 Ciclo de ráfagas (burst) de CPU y E/S
 Planificación apropiativa
 Despachador

3. Planificación del procesador
Las políticas y
mecanismos comunes Ejecución de un trabajo por el usuario
que poseen los S.O.
para realizar la Carga y creación
administración del
procesador se le
conoce como Proceso bloqueado
o suspendido
PLANIFICACION
Su objetivo es dar un Preparado
buen servicio a todos Ejecución
los procesos que
Corto plazo
existan en el sistema.
Medio plazo
Largo plazo
Niveles de planificación del
Procesador

4. Planificación del procesador
Planificación a lar go plazo – planificador de tr abajos
Decide cual será el próximo trabajo que se va a ejecutar, existe en los sistemas
de proceso por lotes. Este nivel es el encargado de crear los procesos.
Planificación a medio plazo – planificador de Swapping
Es el que decide si un proceso que esta en ejecución, bloqueado o suspendido debe
ser extraído de la memoria temporalmente, posteriormente cuando el sistema se
encuentre más descargado devolverá dicho proceso a la memoria. Existe en los
sistemas de tiempo compartido
Planificación a cor to plazo – planificador del pr ocesador
Es el encargado de decidir cómo y cuando tendrá acceso al procesador un
proceso que está preparado para utilizarlo, lleva a cabo las funciones de
multiprogramación, estando siempre residente en memoria.

5. Políticas de Planificación
JUSTICIA: La política debe ser justa con todo proceso.
MAXIMA CAPACIDAD DE EJECUCIÓN: Que todos
los trabajos se realicen lo más rápidamente posible.
MAXIMO NUMERO DE USUARIOS
INTERACTIVOS: Se tratará de que puedan estar
trabajando el mayor número de usuarios
simultáneamente.
LA S POLITICA S PREDECIBILIDAD: La política de planificación se debe
concebir de tal forma que en todo momento se pueda
DE PLA NIFICA CION saber como será su ejecución.
MINIMIZACION DE LA SOBRECARGA: La
computadora debe tener poca sobrecarga.
EQUILIBRIO EN EL USO DE LOS RECURSOS:
Que los recursos estén ocupados equitativamente el
mayor tiempo posible.
SEGURIDAD DE PRIORIDADES: Un proceso debe
ejecutarse más rápido si tiene mayor prioridad.

6. Criterios de Planificación
Algunos criterios que se utilizan para
comparar los algoritmos de planificación:
 Utilización del CPU
 Rendimiento
 Tiempo de retorno
 Tiempo de espera
 Tiempo de respuesta
Se procura maximizar la utilización y el
rendimiento y minimizar los demás tiempos
Normalmente se intenta afectar el promedio,
aunque lo ideal sería afectar la varianza

7. Criterios
PARA DISEÑAR UN ALGORITMO DE PLANIFICACION
TIEMPO DE SERVICIO TIEMPO DE RESPUESTA
TIEMPO DE EJECUCION
Tiempo que tarda en Velocidad en que el
Tiempo que necesita el ejecutarse un programa ordenador da respuesta a
proceso para ser una petición.
ejecutado menos el
tiempo de espera en la
TIEMPO DE PROCESA DOR
cola de procesos
preparados Tiempo que el proceso esta
utilizando el procesador.
RENDIMIENTO
El mayor numero de
EFICIENCIA trabajos o procesos
realizados por unidad de
La mayor utilización TIEMPO DE ESPERA tiempo
posible del procesador,
para lograr un gran Tiempo en el que los procesos
rendimiento. están activos pero sin ser
ejecutados

8. Medidas para estudiar el
comportamiento de las distintas
políticas de planificación
t es el tiempo de que
• TIEMPO MEDIO DE SERVICIO
un proceso P necesita
estar en ejecución para • TIEMPO MEDIO DE ESPERA
llevar a cabo su • EFICIENC (INDICE MEDIO DE SERVICIO.
IA
trabajo, ti el instante
en que el usuario da la
orden de ejecución del
Tiempo de servicio (T): T= tf - ti
proceso y tf el instante
en que el proceso Índice de servicio I= t/T
termina su ejecución
Tiempo de espera (E): E=T - t

9. Algoritmos de planificación
El planificador del procesador tiene como misión la asignación
del mismo a los procesos que están en cola de procesos
preparados. Esta cola es alimentada desde dos puntos distintos:
Cada vez que un usuario inicie la ejecución de un programa el
planificador recibe la orden de ejecución, crea el proceso y lo
pasa al planificador colocándose en la cola de procesos
preparados.
Cuando un proceso deja de estar en estado de ejecución y no
existen causas para su bloqueo, o deja de estar bloqueado pasa
nuevamente a la cola de procesos preparados.
Las políticas de planificación se agrupan en:
Políticas apropiativas Politicas no apropiativas
Son las que producen un Son aquellas en que un
cambio de proceso con cada proceso no abandona nunca
cambio de contexto. el procesador desde su
comienzo hasta su fin.

10. Planificación
Hay 4 momentos en los que se puede planificar:
 Cuando un proceso pasa del estado en ejecución al estado
en espera
 Cuando un proceso pasa de en ejecución a listo
 Cuando un proceso pasa de en espera a listo
 Cuando un proceso termina
Si la planificación sólo se realiza en los casos 1 y 4,
se dice que es un proceso no apropiativa y
apropiativa de lo contrario
Si se es apropiativa, se debe asegurar que las
operaciones internas delicadas funcionen bien.

11. Algoritmos de Planificación
Distintos algoritmos de planificación:
 Planificación de servicio por orden de llegada
(FCFS)
 Planificación de primero el trabajo más corto (SJN)
 Planificación de primero el que tenga el menor
tiempo restante (SRTF)
 Planificación por prioridad
 Planificación por turno circular
 Planificación con colas de múltiples niveles
 Planificación con colas de múltiples niveles y
realimentación.
 Planificación con Múltiples Procesadores

12. Planificación de Servicio por
Orden de Llegada
Este algoritmo, también denominado FCFS
(First Come First Served), es el más sencillo
Se utiliza el esquema normal del
funcionamiento de una cola (FIFO), donde el
primer proceso que llega a la cola de listos
será el primer proceso a ser despachado
Sin embargo, este método tiene la desventaja
de que normalmente el tiempo de espera
promedio es muy alto, y se puede producir el
efecto convoy
Este algoritmo es no apropiativo

13. Planificación de Servicio por
Orden de Llegada – Ejemplo
Proceso Tiempo de Ráfaga
P1 24
P2 3
P3 3
P1 P2 P3
0 24 27 30
T.E.P. = (0+24+27)/3 = 17
P2 P3 P1
0 3 6 30
T.E.P. = (6+0+3)/3 = 3

14. Planificación de Primero el
Trabajo más Corto
También se le denomina SJF (Shortest Job First)
En este algoritmo, a cada proceso se le asocia la
duración de su siguiente ráfaga de CPU
Al momento de despachar un proceso, se
escoge aquél que tenga la ráfaga más corta
Si dos procesos tienen la misma duración a la
hora de despachar, se aplica el método FCFS
Puesto que no es posible saber la duración de
las ráfagas por adelantado, se utiliza un método
predictivo que se basa en la historia de ese proc.
Algoritmo no apropiativo

15. Planificación de Primero el
Trabajo más Corto – Ejemplo
Proceso Tiempo de Ráfaga
P1 6
P2 8
P3 7
P4 3
P4 P1 P3 P2
0 3 9 16 24
T.E.P. = (3+16+9+0)/4 = 7

16. Planificación de Primero el que Tenga el
Menor Tiempo Restante (SRTF)
El algoritmo puede ser apropiativo o no apropiativo,
dependiendo de su implementación
Si se implementa de forma apropiativa, cuando un
nuevo proceso llegue a la cola de listos, se verifica
su longitud asignada con el tiempo que le queda al
que se está ejecutando; si es menor, entonces el
proceso ejecutándose se desaloja y se despacha el
nuevo
A este método se le conoce como Primero el que
Tenga el Menor Tiempo Restante (SRTF, Shortest
Remaining Time First)

17. Planificación de Primero el que Tenga el
Menor Tiempo Restante (SRTF)
Proceso Tiempo de Llegada Tiempo de Ráfaga
P1 0 8
P2 1 4
P3 2 9
P4 3 5
P1 P2 P4 P1 P3
0 1 5 10 17 26
T.E.P. = ((10-1)+(1-1)+(17-2)+(5-3))/4 = 26/4 = 6.5

18. Planificación por Prioridad
En este método, se le asigna a cada proceso una
prioridad y el que tenga la prioridad más alta es el
que se despacha; los procesos que tengan la misma
prioridad se planifican en orden FCFS
Las prioridades se manejan internamente como
números, aunque la forma en que se interpretan
éstos varía de un sistema a otro
Las prioridades pueden ser internas o externas
Con este algoritmo se puede presentar la inanición
(starvation), la cual se combate con envejecimiento
(aging)

19. Planificación por Prioridad –
Ejemplo
Proceso Tiempo de Ráfaga Prioridad
P1 10 3
P2 1 1
P3 2 3
P4 1 4
P5 5 2
P2 P5 P1 P3 P4
0 1 6 16 18 19
T.E.P. = (6+0+16+18+1)/4 = 41/5 = 8.2

20. Planificación por Turno
Circular
También se le denomina RR (Round-Robin) y se
diseñó especialmente para sistemas interactivos y de
tiempo compartido; es similar al FCFS pero con
expropiación, para conmutar entre procesos
Lo que se hace es que se define una unidad de
tiempo pequeña, llamada cuanto de tiempo
El algoritmo toma el proceso que sigue de la cola de
listos, pone un temporizador (timer) para que levante
una interrupción y despacha el proceso
Cuando se dispara la interrupción el planificador
desaloja el proceso y despacha otro nuevo

21. Planificación por Turno
Circular – Ejemplo
Proceso Tiempo de Ráfaga
P1 24
P2 3
P3 3
Cuanto de Tiempo = 4
P1 P2 P3 P1 P1 P1 P1 P1
0 4 7 10 14 18 22 26 30
T.E.P. = ((10-4)+4+7)/3 = 17/3 = 5.66

22. Planificación por Turno
Circular
Si el proceso termina antes de la interrupción, o
solicita E/S, en ese momento se desaloja
Este algoritmo es apropiativo
Se debe buscar un buen cuanto de tiempo, que no
sea ni demasiado chico ni demasiado grande
En general, se debe procurar que el cuanto de
tiempo se grande con respecto al tiempo de
conmutación; si el tiempo de conmutación es el 10%
del cuanto, entonces se gastará aprox. el 10% del
tiempo total en conmutaciones

23. Planificación con Colas de
Múltiples Niveles
Este método se puede aplicar cuando los procesos
son clasificables fácilmente en grupos distintos
Aquí se divide la cola de procesos listos en varias
colas distintas, con un nivel asociado cada una
Un proceso siempre se asigna a la misma cola,
dependiendo de algún atributo en particular de éste
(tipo, prioridad, tamaño, etc.)
Cada cola maneja su propio algoritmo de
planificación y se debe utilizar planificación entre las
colas para ver cuál despacha su proceso
Este algoritmo es apropiativo

24. Planificación con Colas de
Múltiples Niveles

25. Planif. con Colas de Múltiples
Niveles y Realimentación
A diferencia del método anterior, aquí los procesos sí
pueden cambiar de una cola a otra
La idea es separar procesos con distintas
características basados en sus ráfagas de CPU; si
un proceso gasta demasiado tiempo de CPU se le
pasará a una cola de menor prioridad
Esto permite que los procesos limitados por E/S y los
procesos interactivos se coloquen en las colas de
más alta prioridad, pues ellos no consumen mucho
tiempo de CPU

26. Planif. con Colas de Múltiples
Niveles y Realimentación

27. Planif. con Colas de Múltiples
Niveles y Realimentación
El algoritmo funciona de la siguiente manera:
 Inicialmente un proceso se asigna a la cola de
prioridad más alta, si en el cuanto de tiempo no
desocupó el CPU se le pasa a la cola inferior y así
sucesivamente
 Una cola no puede despachar sus procesos hasta
que la cola superior esté completamente vacía
 Cada cola puede manejar su propio algoritmo de
planificación y/o cuantos de tiempo diferentes
 Normalmente, si un proceso lleva demasiado
tiempo sin ejecutarse se le asciende a la cola
superior, con lo que se logra el envejecimiento y
se evita la inanición

28. Planificación con Múltiples
Procesadores
Cuando los procesadores son compatibles, lo que se
puede hacer es compartir la carga ente ellos
Para evitar desbalances se maneja una sola cola de
procesos listos y se despachan los procesos al
procesador que esté desocupado
Se pueden manejar dos esquemas distintos:
 Cada procesador se planifica por su cuenta, donde cada
uno revisa la cola y escoge el proceso; hay que programar
muy bien éstos para que no haya conflictos
 Nombrar un procesador como planificador, lo que produce
una estructura de maestro-esclavo