Este documento describe conceptos básicos sobre procesos como unidades de ejecución en sistemas operativos. Explica que un proceso es un programa en ejecución que incluye el código, variables y estado. También describe los estados típicos de un proceso, las operaciones sobre procesos como creación y terminación, y mecanismos de planificación y comunicación entre procesos concurrentes.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAFR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
UPEL MATURÍN, EDO. MONAGAS
PROF.: Mireille Guevara BACHILLER:
Rurik Cabeza
C.I.: 13.916.525
MATURIN, ENERO 2016
PROCESOS

2. Conceptos de Procesos
 Todo lo que sucede dentro de un ordenador está determinado por
la ejecución de procesos, quiere esto decir que se trata del objeto
básico y fundamental. Podemos definir un proceso como un programa
en ejecución o en disposición de ser ejecutado cuando las
circunstancias que rodean el mismo así lo determinen. • Un programa
es un código objeto reposando en memoria, es decir, sin ser activado,
pero un proceso es este objeto pero activado.
 La activación de este código implica la carga en memoria de parte o
todo él para su ejecución y la creación por parte del S.O. de un
conjunto de informaciones que permitan controlar la ejecución y
desarrollo del mismo (PCB).
 El entorno definido por el contexto de hardware, de software y la
imagen en ejecución representan un concepto dinámico que se
conoce como proceso.
 Un proceso es pues un programa en ejecución, incluyendo el código o
instrucciones que lo componen, el contador de programa, los
registros y las variables, es decir, contiene toda la información relativa
al entorno en donde se ejecuta.

3. Estados de los Procesos
Modelo de dos estados.
El modelo de estados más simple es el de dos estados. En este
modelo, un proceso puede estar ejecutándose o no. Cuando se
crea un nuevo proceso, se pone en estado de No ejecución. En
algún momento el proceso que se está ejecutando pasará al
estado No ejecución y otro proceso se elegirá de la lista
de procesos listos para ejecutar para ponerlo en
estado Ejecución.
De esta explicación se desprende que es necesario que el
sistema operativo pueda seguirle la pista a los procesos,
conociendo su estado y el lugar que ocupa en memoria. Además
los procesos que no se están ejecutando deben guardarse en
algún tipo de cola mientras esperan su turno para ejecutar.

4. Estados de los Procesos
Modelo de cinco estados
El modelo anterior de dos estados funcionaría bien con una
cola FIFO y planificación por turno rotatorio para los procesos
que no están en ejecución, si los procesos estuvieran siempre
listos para ejecutar. En la realidad, los procesos
utilizan datos para operar con ellos, y puede suceder que no se
encuentren listos, o que se deba esperar algún suceso antes de
continuar, como una operación de Entrada/Salida. Es por esto que
se necesita un estado donde los procesos permanezcan
bloqueados esperando hasta que puedan proseguir. Se divide
entonces al estado No ejecución en dos
estados: Listo y Bloqueado. Se agregan además un
estado Nuevo y otro Terminado.

5. Bloque de control de los
Procesos
 Cada proceso se representa en el S.O. por un conjunto de datos, que incluye
toda la información necesaria para definirlo: el estado, recursos utilizados,
registros.
 Este conjunto de datos se conoce como bloque de control de procesos (PCB),
y es toda la información que el S.O. necesita para ejecutar el programa. Es el
proceso para el S.O..
 Estos datos pueden estar en la memoria principal o en el disco, pero los que
son necesarios para determinar en que situación se encuentra el proceso
deben estar en memoria.
 Estas informaciones se almacenan en lo que se conoce como Bloque de
Control de Procesos (BCP).
 La Tabla de Procesos es una estructura, generalmente estática por razones de
eficacia, cuyas entradas son bloques de control de procesos.
 El Bloque de Control de Procesos contiene la información básica de cada
proceso y que podemos definir aproximadamente:
• Información de identificación
*Identificador del proceso.
*Identificador del proceso padre en caso de existir relaciones padre-hijo
(UNIX).
*Información sobre el usuario (identificador del usuario, grupo)

6. Bloque de control de los
Procesos
o Estado del procesador.
o Información del control del proceso. Información diversa como:
 Información de planificación y estado:
*Estado del proceso
*Evento por el que espera el proceso cuando está bloqueado.
*Prioridad del proceso.
*Información de planificación.
 Descripción de los segmentos de memoria asignados al proceso.
*Puntero al segmento de datos.
*Puntero al segmento de código.
*Puntero al segmento de pila.
 Recursos asignados, tales como:
* Archivos abiertos (tabla de descriptores o manejadores de
archivo).
* Puertos de comunicación asignados
* Punteros para estructurar los procesos en colas o anillos.
* Comunicación entre procesos. El BCP puede contener
espacio para almacenar las señales y para algún mensaje
enviado al proceso.

7. Operaciones sobre los Procesos
 Crear: puede hacerse desde un proceso ya existente o a través
del intérprete de comandos del S.O. en cualquier caso se
considera hijo del proceso creador. El trabajo para el S.O.
consiste en darle una entrada en el PCB y pasarlo a la cola de
preparados. Hay varias formas de crear procesos:
o Inicialización del sistema. Cuando se inicia el sistema se
crean varios procesos, algunos interactúan con el usuario y
otros no (demonios)
o Ejecución de una llamada al sistema para crear procesos
por parte de un proceso en ejecución. Mediante una llamada
al sistema. Por ejemplo para bajar datos es conveniente
crear un proceso para que los ponga en el buffer.
o Solicitud de un usuario para crear un proceso. En modo
interactivo es muy común por parte de los usuarios.
o Inicio de un trabajo por lotes.

8. Operaciones sobre los Procesos
 En cualquier caso la creación de procesos se hace mediante
una llamada al sistema (fork en UNIX y execve). Los pasos de
creación de procesos en UNIX es el siguiente:
 Un proceso especial llamado init, está presente en la
imagen de arranque. Cuando dicho proceso comienza a
ejecutarse lee un archivo que indica cuantas terminales hay, y
genera un proceso nuevo para cada una. Estos procesos
esperan a que alguien inicie sesión. Si hay inicio de sesión
login exitoso, el proceso login ejecuta un shell para aceptar
comandos. Estos pueden generar más procesos, y así de
forma sucesiva. Por lo tanto todos los procesos del sistema
pertenecen a un árbol que tiene a init como raíz.

9. Operaciones sobre los Procesos
EJEMPLO FORK()
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include < unistd.h>
main()
{
int a,val=2;
a=fork();
switch(a)
{
case -1: break; /*erro */
case 0: val--;break; /*proceso fillo */
default: val++; /*proceso pai */
}
printf("n val= %dn",val);
}

10. Operaciones sobre los Procesos
EJEMPLO EXECVE()
#include <stdio.h>
#include < unistd.h>
main()
{
int error;
char *arg[3],*argp[1];
arg[0]="ls"; /* argumentos */
arg[1]="-l"; arg[2]=NULL;
argp[0]=NULL; /* entorno */
execve("/bin/ls",arg,argp);
printf("n error n");
}

11. Operaciones sobre los Procesos
 Execve es usado por un proceso para cargar un
nuevo ejecutable binario en el espacio virtual de
memoria del proceso que hace la llamada
 Vfork es igual que fork, pero no copia los datos ni la
pila
 Secuencia ‘normal’ en la creación de un proceso:

12. Operaciones sobre los Procesos
Jerarquía de Procesos

13. Operaciones sobre los Procesos
 Destruir: eliminar la entrada en la cola de PCB. Puede haber
problemas en la gestión de las propiedades heredadas del proceso
padre o, si tiene procesos hijo, tener que esperar a que finalicen estos
o los finaliza forzosamente.
Terminación normal. Es la forma mas normal (exit en UNIX)
Terminación por error. Por ejemplo gcc uno.c y el fichero uno.c no
existe.
Error fatal. Acceso a una posición no permitida, división por cero …
etc.
Terminado por otro proceso. En UNIX es KILL.
 Cambiar la prioridad del proceso.
 Dormir o bloquear la ejecución de un proceso. Dormir un proceso un
tiempo.
 Despertar un proceso. Una forma de desbloquear un proceso de forma
artificial. Se suele emplear para procesos dormidos artificialmente.
 Suspender un proceso. Suele hacerse en situaciones de sobrecarga
del S.O.
 Reanudar un proceso. Activar un proceso suspendido.

14. Planificación de los Procesos
La Planificación hace referencia a un conjunto políticas y
mecanismos incorporados al sistema operativo que gobiernan el
orden en que deben ser ejecutados los trabajos que deben
cumplimentarse por el sistema operativo.
El Objetivo de la planificación es optimizar el rendimiento del
sistema. Nombraremos tres grandes grupos relacionado con la
filosofía del sistema: Planificación en sistemas con un Procesador ,
Multiprocesador y Tiempo real; identificando en cada caso sus
componentes, sus finalidades y funciones.
La planificación hace referencia a un conjunto de políticas y
mecanismos incorporados al “SO” que gobiernan el orden en que se
ejecutan los trabajos que deben ser completados por el sistema
informático.
Un planificador es un módulo del sistema operativo que
selecciona el siguiente trabajo y el siguiente proceso que tomara el
control sobre el procesador entre las medidas de rendimiento y los
criterios de optimización mas habituales que los planificadores
utilizan los siguientes criterios:

15. Planificación de los Procesos
 UTILIZACIÓN DEL PROCESADOR :
La utilización del procesador es la fracción de tiempo durante
la cual el procesador se encuentre activo ejecutando algún
proceso, bien de usuario, bien del “SO”. Con esta interpretación,
la utilización del procesador puede ser medida con la relativa
facilidad que se ejecute cuando ningún otro proceso pueda
hacerlo. Una alternativa es considerar únicamente la operación en
modo usuario y por lo cual excluir el tiempo empleado para el
“SO”.
 PRODUCTIVIDAD:
La productividad se refiere a la cantidad de trabajo completada
por mitad de tiempo. Un modo de expresarla es definiéndola como
el numero de trabajos de usuario ejecutados por una unidad de
tiempo. Cuando mayor sea este numero, más trabajo
aparentemente esta siendo ejecutado por el sistema.

16. Comunicación y Sincronización
entre los Procesos
La comunicación entre procesos: necesaria si se desea que
varios procesos puedan colaborar para realizar una misma tarea.
Sincronización === funcionamiento coordinado en la resolución
de una tarea encomendada.
El SO ofrece mecanismos básicos de comunicación, que
permiten transferir cadenas de bytes. Deben ser los procesos que
se comunican quienes interpreten el significado de las cadenas
transferidas para su labor coordinada.
Los mecanismos de comunicación y sincronización son
dinámicos. Es decir, cuando se necesita un mecanismo de este
estilo, se crea, usa y destruye, de forma que no se establezca de
forma definitiva ningún mecanismo de comunicación, ya que ellos
podrían producir efectos indeseados. Es decir, la comunicación
es algo puntual.

17. Comunicación y Sincronización
entre los Procesos
 Los servicios básicos de comunicación son:
 Crear: el proceso solicita la creación del mecanismo.
 Enviar o escribir: el proceso emisor envía información al
proceso.
 Receptor recibir o leer: el proceso receptor recibe información.
 Destruir: el proceso solicita la destrucción del mecanismo de
comunicación.
 La comunicación puede ser síncrona y asíncrona:
 Síncrona: los dos procesos han de ejecutar servicios de forma
simultánea. El emisor ha de ejecutar el servicio enviar mientras
el receptor ejecuta recibir.
 Asíncrona: el emisor hace el envío y prosigue su ejecución. El
SO ofrece un almacenamiento intermedio para guardar la
información enviada, hasta que el receptor la solicite.

18. Procesos Concurrentes
En computación la concurrencia es la propiedad de los sistemas que
permiten que múltiples procesos sean ejecutados al mismo tiempo, y que
potencialmente puedan interactuar entre sí.
Los procesos concurrentes pueden ser ejecutados realmente de forma
simultánea, sólo cuando cada uno es ejecutado en diferentes
procesadores. En cambio, la concurrencia es simulada si sólo existe un
procesador encargado de ejecutar los procesos concurrentes, simulando
la concurrencia, ocupándose de forma alternada en uno y otro proceso a
pequeñísimos intervalos de tiempo. De esta manera simula que se están
ejecutando a la vez.
Debido a que los procesos concurrentes en un sistema pueden
interactuar entre otros también en ejecución, el número de caminos en
ejecución puede ser extremadamente grande, resultando sumamente
complejo. Las dificultades asociadas a la concurrencia han sido
pensadas para el desarrollo de lenguajes de programación y conceptos
que permitan hacer la concurrencia más manejable.

19. Procesos Concurrentes
Dos o mas procesos, se dice que son concurrentes o paralelos,
cuando se ejecutan al mismo tiempo. Esta concurrencia puede darse en
un sistema con un solo procesador (seudo paralelismo) o en un sistema
multiprocesador (paralelismo real).Para que la concurrencia exista entre
dos procesos, es necesario que estos tengan algún tipo de relación. La
concurrencia puede presentarse en tres contextos:
 Varias aplicaciones:
La multiprogramación se creó para permitir que el tiempo de procesador
de la máquina fuese compartido dinámicamente entre varios trabajos o
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.

20. Procesos Concurrentes
 Razones para la ejecución de procesos concurrentes en un sistema:
Facilita la programación de aplicaciones al permitir que éstas se
estructuren como un conjunto de procesos que cooperan entre sí
para alcanzar un objetivo común.
Acelera los cálculos. Si se quiere que una tarea se ejecute con
mayor rapidez, lo que se puede hacer es dividirla en procesos, cada
uno de los cuales se ejecuta en paralelo con losdemás.
Posibilita el uso interactivo a múltiples usuarios que trabajan de
forma simultánea.
Permite un mejor aprovechamiento de los recursos, en especial de la
CPU, ya que pueden aprovechar las fases de entrada-salida de unos
procesos para realizar las fases de procesamiento de otros.
 Desventajas de la concurrencia de procesos:
Inanición e interrupción de procesos
Ocurrencia de bloqueos
Que dos o mas procesos requieran el mismo recurso (No
apropiativo)

21. Definición de Interrupciones

22. Definición de Interrupciones
Una interrupción es un mecanismo que permite ejecutar
un bloque de instrucciones interrumpiendo la ejecución de
un programa, y luego restablecer la ejecución del mismo sin
afectarlo directamente. De este modo un programa puede
ser interrumpido temporalmente para atender alguna
necesidad urgente del computador y luego continuar su
ejecución como si nada hubiera pasado.
Una interrupción es una operación que suspende la
ejecución de un programa de modo que el sistema pueda
realizar una acción especial. La rutina de interrupción
ejecuta y por lo regular regresa el control al procedimiento
que fue interrumpido, el cual entonces reasume su
ejecución.

23. Tipos de Interrupciones
 Interrupciones internas de hardware
Las interrupciones internas son generadas por ciertos eventos que
surgen durante la ejecución de un programa.
Este tipo de interrupciones son manejadas en su totalidad por el
hardware y no es posible modificarlas.
Aunque no podemos manejar directamente
esta interrupción (no podemos controlar por
software las actualizaciones del reloj), es posible
utilizar sus efectos en la computadora para
nuestro beneficio, por ejemplo para crear un
"reloj virtual" actualizado continuamente gracias
al contador del reloj interno.
Únicamente debemos escribir un programa
que lea el valor actual del contador y lo traduzca
a un formato entendible para el usuario.

24. Tipos de Interrupciones
 Interrupciones externas de hardware
Las interrupciones externas las generan los dispositivos perifericos,
como pueden ser: teclado, impresoras, tarjetas de comunicaciones, etc.
También son generadas por los coprocesadores.
No es posible desactivar a las interrupciones externas.
Estas interrupciones no son enviadas directamente a la UCP, sino que
se mandan a un circuito integrado cuya función es exclusivamente
manejar este tipo de interrupciones. El circuito, llamado PIC 8259A, si es
controlado por la UCP utilizando para tal control una serie de vias de
comunicación llamadas puertos.

25. Tipos de Interrupciones
 Interrupciones externas de software
Los procesadores Intel de la gama x86 y compatibles, disponen de
una instrucción INT que permite generar por software cualquiera de los
256 tipos de interrupción anteriormente descritos. El proceso seguido es
exactamente el mismo que si se recibe una interrupción hardware en la
patilla INTR, salvo que en este caso se conoce el tipo de interrupción, y
no se requiere ningún ciclo INTA. Este tipo de interrupciones son de
prioridad más alta que las de hardware (enmascarables y no
enmascarables), de forma que si se recibe una interrupción hardware
mientras que se ejecuta una software, esta última tiene prioridad.

26. Tipos de Interrupciones
 Funciones de la Bios
Las funciones de la BIOS se invocan, desde los programas de
usuario, ejecutando una interrupción software con un cierto valor inicial
en los registros.
La BIOS emplea un cierto rango de interrupciones, cada una
encargada de una tarea específica:
* INT 10h: Servicios de Vídeo (texto y gráficos). * INT 11h: Informe sobre
la configuración del equipo. * INT 12h: Informe sobre el tamaño de la
memoria convencional. * INT 13h: Servicios de disco (muy elementales:
pistas, sectores, etc.). * INT 14h: Comunicaciones en serie. * INT 15h:
Funciones casette (PC) y servicios especiales del sistema (AT). * INT 16h:
Servicios de teclado. * INT 17h: Servicios de impresora. * INT 18h: Llamar
a la ROM del BASIC (sólo máquinas IBM). * INT 19h: Reinicialización del
sistema. * INT 1Ah: Servicios horarios. * INT 1Fh: Apunta a la tabla de los
caracteres ASCII 128-255 (8x8 puntos).

27. Tipos de Interrupciones
 Funciones del Dos
El DOS emplea varias interrupciones, al igual que la BIOS; sin
embargo, cuando se habla de funciones del DOS, todo el mundo
sobreentiende que se trata de llamar a la INT 21h, la interrupción más
importante con diferencia.
* INT 20h: Terminar programa (tal vez en desuso). * INT 21h: Servicios del
DOS. * INT 22h: Control de finalización de programas. * INT 23h:
Tratamiento de Ctrl-C. * INT 24h: Tratamiento de errores críticos. * INT
25h: Lectura absoluta de disco (sectores lógicos). * INT 26h: Escritura
absoluta en disco (sectores lógicos). * INT 27h: Terminar dejando
residente el programa (en desuso). * INT 28h: Idle (ejecutada cuando el
ordenador está inactivo). * INT 29h: Impresión rápida en pantalla (no
tanto). * INT 2Ah: Red local MS NET. * INT 2Bh-2Dh: Uso interno del DOS.
* INT 2Eh: Procesos Batch. * INT 2Fh: Interrupción Multiplex. INT 30h-31h:
Compatibilidad CP/M-80. INT 32h: Reservada.