Clase inicial sobre procesos en sistemas operativos

1. Conceptos
Procesos
Sistemas Operativos
John A. Vargas
Facultad de Ingeniería
Universidad Cooperativa de Colombia
February 11, 2014
John A. Vargas
Procesos

2. Conceptos
Contenido
1
Conceptos
Presentación
Evaluación
John A. Vargas
Procesos

3. Conceptos
Presentación
Evaluación
Outline
1
Conceptos
Presentación
Evaluación
John A. Vargas
Procesos

4. Conceptos
Presentación
Evaluación
Procesos
Denition
Un proceso es un programa en ejecución
John A. Vargas
Procesos

5. Conceptos
Presentación
Evaluación
Diferencias entre un programa y un proceso
Programa
Proceso
Es estático
Es dinámico
No tiene contador de
Tiene un contador de
programa
programa
Existe desde que se edita
Existe desde que se edita
hasta que se borra
hasta que se borra
John A. Vargas
Procesos

6. Conceptos
Presentación
Evaluación
Llamadas al sistema ofrecidas por el sistema operativo
Finalizar, abortar
Cargar, ejecutar.
Crear proceso, terminar proceso
Obtener atributos de proceso, establecer atributos de proceso.
Esperar un lapso de tiempo.
Esperar suceso, indicar la ocurrencia del suceso.
Asignar y liberar memoria.
John A. Vargas
Procesos

7. Conceptos
Presentación
Evaluación
Estados del proceso
Nuevo (new).
Ejecutándose (running)
En espera (waiting)
Listo para ejecutar (ready)
Terminado (terminated)
John A. Vargas
Procesos

8. Conceptos
Presentación
Evaluación
Diagrama de estados
John A. Vargas
Procesos

9. Conceptos
Presentación
Evaluación
Bloque de control de procesos
Cada proceso se representa en el sistema operativo con un bloque
de control de proceso (PCB, process control block) también
llamado bloque de control de tarea.
John A. Vargas
Procesos

10. Conceptos
Presentación
Evaluación
Bloque de control de procesos
Estado del proceso:
El estado puede ser: nuevo, listo, en
ejecución, en espera, detenido, etcétera.
Contador de programa:
El contador indica la dirección de la
siguiente instrucción que se ejecutará para este proceso.
Registros de CPU: El número y el tipo de los registros varía
dependiendo de la arquitectura del computador. Los registros
incluyen acumuladores, registros índice, punteros de pila y
registros de propósito general, así como cualquier información
de códigos de condición que haya. Junto con el contador de
program, esta información de estado se debe guardar cuando
ocurre una interrupción, para que el proceso pueda continuar
correctamente después.
John A. Vargas
Procesos

11. Conceptos
Presentación
Evaluación
Bloque de control de procesos
Estado del proceso:
El estado puede ser: nuevo, listo, en
ejecución, en espera, detenido, etcétera.
Contador de programa:
El contador indica la dirección de la
siguiente instrucción que se ejecutará para este proceso.
Registros de CPU: El número y el tipo de los registros varía
dependiendo de la arquitectura del computador. Los registros
incluyen acumuladores, registros índice, punteros de pila y
registros de propósito general, así como cualquier información
de códigos de condición que haya. Junto con el contador de
program, esta información de estado se debe guardar cuando
ocurre una interrupción, para que el proceso pueda continuar
correctamente después.
John A. Vargas
Procesos

12. Conceptos
Presentación
Evaluación
Bloque de control de procesos
Estado del proceso:
El estado puede ser: nuevo, listo, en
ejecución, en espera, detenido, etcétera.
Contador de programa:
El contador indica la dirección de la
siguiente instrucción que se ejecutará para este proceso.
Registros de CPU: El número y el tipo de los registros varía
dependiendo de la arquitectura del computador. Los registros
incluyen acumuladores, registros índice, punteros de pila y
registros de propósito general, así como cualquier información
de códigos de condición que haya. Junto con el contador de
program, esta información de estado se debe guardar cuando
ocurre una interrupción, para que el proceso pueda continuar
correctamente después.
John A. Vargas
Procesos

13. Conceptos
Presentación
Evaluación
Bloque de control de procesos
Información de planicación de CPU: Esta información
incluye una prioridad del proceso, punteros a colas de
planicación y cualquier otro parámetro de planicación que
haya.
Información de gestión de memoria:
Esta información
puede incluir datos tales como el valor de los registros de base
y límite, las tablas de páginas o las tablas de segmentos,
dependiendo del sistema de memoria empleado por el sistema
operativo.
Información contable:
Esta información incluye la cantidad
de tiempo de CPU y tiempo real consumida, límites de tiempo,
números de cuenta, números de trabajo o proceso, y demás.
Información de estado de E/S: La información incluye la
lista de dispositivos de E/S asignadas a este proceso, una lista
de archivos abiertos, etcétera.
John A. Vargas
Procesos

14. Conceptos
Presentación
Evaluación
Bloque de control de procesos
Información de planicación de CPU: Esta información
incluye una prioridad del proceso, punteros a colas de
planicación y cualquier otro parámetro de planicación que
haya.
Información de gestión de memoria:
Esta información
puede incluir datos tales como el valor de los registros de base
y límite, las tablas de páginas o las tablas de segmentos,
dependiendo del sistema de memoria empleado por el sistema
operativo.
Información contable:
Esta información incluye la cantidad
de tiempo de CPU y tiempo real consumida, límites de tiempo,
números de cuenta, números de trabajo o proceso, y demás.
Información de estado de E/S: La información incluye la
lista de dispositivos de E/S asignadas a este proceso, una lista
de archivos abiertos, etcétera.
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Procesos

15. Conceptos
Presentación
Evaluación
Bloque de control de procesos
Información de planicación de CPU: Esta información
incluye una prioridad del proceso, punteros a colas de
planicación y cualquier otro parámetro de planicación que
haya.
Información de gestión de memoria:
Esta información
puede incluir datos tales como el valor de los registros de base
y límite, las tablas de páginas o las tablas de segmentos,
dependiendo del sistema de memoria empleado por el sistema
operativo.
Información contable:
Esta información incluye la cantidad
de tiempo de CPU y tiempo real consumida, límites de tiempo,
números de cuenta, números de trabajo o proceso, y demás.
Información de estado de E/S: La información incluye la
lista de dispositivos de E/S asignadas a este proceso, una lista
de archivos abiertos, etcétera.
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16. Conceptos
Presentación
Evaluación
Bloque de control de procesos
Información de planicación de CPU: Esta información
incluye una prioridad del proceso, punteros a colas de
planicación y cualquier otro parámetro de planicación que
haya.
Información de gestión de memoria:
Esta información
puede incluir datos tales como el valor de los registros de base
y límite, las tablas de páginas o las tablas de segmentos,
dependiendo del sistema de memoria empleado por el sistema
operativo.
Información contable:
Esta información incluye la cantidad
de tiempo de CPU y tiempo real consumida, límites de tiempo,
números de cuenta, números de trabajo o proceso, y demás.
Información de estado de E/S: La información incluye la
lista de dispositivos de E/S asignadas a este proceso, una lista
de archivos abiertos, etcétera.
John A. Vargas
Procesos

17. Conceptos
Presentación
Evaluación
Jerarquía de procesos
La secuencia de creación de procesos genera un árbol de
procesos.
Para referirse a las relaciones entre los procesos de la jerarquía
se emplean los términos de padre, hermano o abuelo.
Cuando el proceso A solicita al sistema operativo que cree el
proceso B, se dice que A es padre de B y que B es hijo de A.
Bajo esta óptica, la jerarquía de procesos puede considerarse
como un árbol genealógico.
Algunos sistemas operativos, como Unix, mantienen de forma
explícita esta estructura jerárquica de procesos . un proceso
sabe quién es su padre -, mientras que otros sistemas
operativos como el Windows NT no la mantienen.
John A. Vargas
Procesos

18. Conceptos
Presentación
Evaluación
Jerarquía de procesos
La secuencia de creación de procesos genera un árbol de
procesos.
Para referirse a las relaciones entre los procesos de la jerarquía
se emplean los términos de padre, hermano o abuelo.
Cuando el proceso A solicita al sistema operativo que cree el
proceso B, se dice que A es padre de B y que B es hijo de A.
Bajo esta óptica, la jerarquía de procesos puede considerarse
como un árbol genealógico.
Algunos sistemas operativos, como Unix, mantienen de forma
explícita esta estructura jerárquica de procesos . un proceso
sabe quién es su padre -, mientras que otros sistemas
operativos como el Windows NT no la mantienen.
John A. Vargas
Procesos

19. Conceptos
Presentación
Evaluación
Jerarquía de procesos
La secuencia de creación de procesos genera un árbol de
procesos.
Para referirse a las relaciones entre los procesos de la jerarquía
se emplean los términos de padre, hermano o abuelo.
Cuando el proceso A solicita al sistema operativo que cree el
proceso B, se dice que A es padre de B y que B es hijo de A.
Bajo esta óptica, la jerarquía de procesos puede considerarse
como un árbol genealógico.
Algunos sistemas operativos, como Unix, mantienen de forma
explícita esta estructura jerárquica de procesos . un proceso
sabe quién es su padre -, mientras que otros sistemas
operativos como el Windows NT no la mantienen.
John A. Vargas
Procesos

20. Conceptos
Presentación
Evaluación
Planicador y activador
El planicador (scheduler) forma parte del núcleo del sistema
operativo.
Entra en ejecución cada vez que se activa el sistema operativo
y su misión es seleccionar el proceso que se ha de ejecutar a
continuación.
El activador (dispatcher) también forma parte del sistema
operativo y su función es poner en ejecución el proceso
seleccionado por el planicador.
John A. Vargas
Procesos

21. Conceptos
Presentación
Evaluación
Planicador y activador
El planicador (scheduler) forma parte del núcleo del sistema
operativo.
Entra en ejecución cada vez que se activa el sistema operativo
y su misión es seleccionar el proceso que se ha de ejecutar a
continuación.
El activador (dispatcher) también forma parte del sistema
operativo y su función es poner en ejecución el proceso
seleccionado por el planicador.
John A. Vargas
Procesos

22. Conceptos
Presentación
Evaluación
Planicador y activador
El planicador (scheduler) forma parte del núcleo del sistema
operativo.
Entra en ejecución cada vez que se activa el sistema operativo
y su misión es seleccionar el proceso que se ha de ejecutar a
continuación.
El activador (dispatcher) también forma parte del sistema
operativo y su función es poner en ejecución el proceso
seleccionado por el planicador.
John A. Vargas
Procesos

23. Conceptos
Presentación
Evaluación
Cambio de contexto
La activación del sistema operativo se realiza mediante el
mecanismo de las interrupciones.
Cuando se produce una interrupción se realizan las dos
operaciones siguientes:
Se salva el estado del procesador en el correspondiente PCB.
Se pasa a ejecutar la rutina de tratamiento de interrupción del
sistema operativo.
Llamaremos
cambio de contexto (context switch) al
conjunto de estas operaciones.
John A. Vargas
Procesos

24. Conceptos
Presentación
Evaluación
Cambio de contexto
La activación del sistema operativo se realiza mediante el
mecanismo de las interrupciones.
Cuando se produce una interrupción se realizan las dos
operaciones siguientes:
Se salva el estado del procesador en el correspondiente PCB.
Se pasa a ejecutar la rutina de tratamiento de interrupción del
sistema operativo.
Llamaremos
cambio de contexto (context switch) al
conjunto de estas operaciones.
John A. Vargas
Procesos

25. Conceptos
Presentación
Evaluación
Cambio de contexto
La activación del sistema operativo se realiza mediante el
mecanismo de las interrupciones.
Cuando se produce una interrupción se realizan las dos
operaciones siguientes:
Se salva el estado del procesador en el correspondiente PCB.
Se pasa a ejecutar la rutina de tratamiento de interrupción del
sistema operativo.
Llamaremos
cambio de contexto (context switch) al
conjunto de estas operaciones.
John A. Vargas
Procesos

26. Conceptos
Presentación
Evaluación
Procesos ligeros, hilos o thread
Un proceso ligero es un programa en ejecución (ujo de
ejecución) que comparte la imagen de memoria y otras
informaciones con otros procesos ligeros.
Un proceso puede contener un solo ujo de ejecución, como
ocurre en los procesos clásicos, o más de un ujo de ejecución
(procesos ligeros).
Desde el punto de vista de la programación, un proceso ligero
se dene como una función cuya ejecución se puede lanzar en
paralelo con otras.
El hilo de ejecución primario, o proceso ligero primario,
corresponde a la función main.
Todos los procesos ligeros de un mismo proceso comparten el
mismo espacio de direcciones de memoria, que incluye el
código, los datos y las pilas de los diferentes procesos ligeros.
John A. Vargas
Procesos

27. Conceptos
Presentación
Evaluación
Procesos ligeros, hilos o thread
Un proceso ligero es un programa en ejecución (ujo de
ejecución) que comparte la imagen de memoria y otras
informaciones con otros procesos ligeros.
Un proceso puede contener un solo ujo de ejecución, como
ocurre en los procesos clásicos, o más de un ujo de ejecución
(procesos ligeros).
Desde el punto de vista de la programación, un proceso ligero
se dene como una función cuya ejecución se puede lanzar en
paralelo con otras.
El hilo de ejecución primario, o proceso ligero primario,
corresponde a la función main.
Todos los procesos ligeros de un mismo proceso comparten el
mismo espacio de direcciones de memoria, que incluye el
código, los datos y las pilas de los diferentes procesos ligeros.
John A. Vargas
Procesos

28. Conceptos
Presentación
Evaluación
Procesos ligeros, hilos o thread
Un proceso ligero es un programa en ejecución (ujo de
ejecución) que comparte la imagen de memoria y otras
informaciones con otros procesos ligeros.
Un proceso puede contener un solo ujo de ejecución, como
ocurre en los procesos clásicos, o más de un ujo de ejecución
(procesos ligeros).
Desde el punto de vista de la programación, un proceso ligero
se dene como una función cuya ejecución se puede lanzar en
paralelo con otras.
El hilo de ejecución primario, o proceso ligero primario,
corresponde a la función main.
Todos los procesos ligeros de un mismo proceso comparten el
mismo espacio de direcciones de memoria, que incluye el
código, los datos y las pilas de los diferentes procesos ligeros.
John A. Vargas
Procesos

29. Conceptos
Presentación
Evaluación
Procesos ligeros, hilos o thread
Un proceso ligero es un programa en ejecución (ujo de
ejecución) que comparte la imagen de memoria y otras
informaciones con otros procesos ligeros.
Un proceso puede contener un solo ujo de ejecución, como
ocurre en los procesos clásicos, o más de un ujo de ejecución
(procesos ligeros).
Desde el punto de vista de la programación, un proceso ligero
se dene como una función cuya ejecución se puede lanzar en
paralelo con otras.
El hilo de ejecución primario, o proceso ligero primario,
corresponde a la función main.
Todos los procesos ligeros de un mismo proceso comparten el
mismo espacio de direcciones de memoria, que incluye el
código, los datos y las pilas de los diferentes procesos ligeros.
John A. Vargas
Procesos

30. Conceptos
Presentación
Evaluación
Procesos ligeros, hilos o thread
Un proceso ligero es un programa en ejecución (ujo de
ejecución) que comparte la imagen de memoria y otras
informaciones con otros procesos ligeros.
Un proceso puede contener un solo ujo de ejecución, como
ocurre en los procesos clásicos, o más de un ujo de ejecución
(procesos ligeros).
Desde el punto de vista de la programación, un proceso ligero
se dene como una función cuya ejecución se puede lanzar en
paralelo con otras.
El hilo de ejecución primario, o proceso ligero primario,
corresponde a la función main.
Todos los procesos ligeros de un mismo proceso comparten el
mismo espacio de direcciones de memoria, que incluye el
código, los datos y las pilas de los diferentes procesos ligeros.
John A. Vargas
Procesos

31. Conceptos
Presentación
Evaluación
Outline
1
Conceptos
Presentación
Evaluación
John A. Vargas
Procesos

32. Conceptos
Presentación
Evaluación
Práctica
listar los procesos del sistema operativo:
unix: ps
dos: tasklist
windows: taskmgr.exe
tasklist liste.txt para obtener la salida en un archivo texto
tasklist /M nos indica las DLL utilizadas en cada proceso.
tasklist /SVC nos permite saber a que servicio corresponde
cada ejecutable presente en la memoria (si es un servicio).
John A. Vargas
Procesos

33. Conceptos
Presentación
Evaluación
Creación de un proceso
John A. Vargas
Procesos

34. Conceptos
Presentación
Evaluación
Piense y responda
Observe, que el proceso hijo es una copia del proceso padre
en el instante en que éste solicita el servicio fork(). Esto
signica que los datos y la pila del proceso hijo son los que
tiene el padre en ese instante de ejecución.
Piense y responda:
¾El proceso hijo empieza la ejecución del
código en su punto de inicio, o en la sentencia que está
después del fork() ?
John A. Vargas
Procesos

35. Conceptos
Presentación
Evaluación
Piense y responda
Observe, que el hijo no es totalmente idéntico al padre,
algunos de los valores del BCP han de ser distintos.
Piense y responda:
¾cuáles deberían ser las diferencias más
importantes?
John A. Vargas
Procesos

36. Conceptos
Presentación
Evaluación
Ejercicio
Crear un proceso que leerá por el terminal el nombre de un
programa (orden de Unix o Windows) y seguidamente lo
ejecutará.
El programa a ejecutar no debe necesitar ningún parámetro (p.
ej., ls, date, time, cd, pwd, ...).
No se debe de ejecutar un programa hasta que el anterior no
haya acabado. El proceso terminará cuando se introduzca la
cadena salir .
John A. Vargas
Procesos