Manejo de procesos y procesador

Manejo de Proceso y
Procesador.

Acuña Paola
Cardona Reyes Hernán

Introducción y Definiciones Sobre
Procesos.

El concepto central de cualquier Sistema
Operativo es el de proceso: una abstracción
de un programa en ejecución también
llamada tarea.
No hay un acuerdo universal sobre una
definición de proceso, pero sí algunas
definiciones aceptadas:

 Un programa que se está ejecutando.
 Una actividad asincrónica.
 El emplazamiento del control de un
procedimiento que está siendo ejecutado.
 Aquello que se manifiesta por la existencia
en el Sistema Operativo de un bloque de
control de proceso.
 Aquella entidad a la cual son asignados los
procesadores.
 La unidad despachable.

El paralelismo real de hardware se da en las
siguientes situaciones:

En ejecución de instrucciones de programa
con más de un procesador de instrucciones
en uso simultáneamente.
Con la superposición de ejecución de
instrucciones de programa con la ejecución
de una o más operaciones de E/S.

El objetivo es aumentar el paralelismo en la
ejecución.

El modelo de procesos posee las siguientes
características:

Todo el software ejecutable, inclusive el S.O,
se organiza en varios procesos
secuenciales o procesos.
Un proceso incluye al programa en ejecución y
a los valores activos del contador, registros y
variables del mismo.

 Conceptualmente cada proceso tiene su propia
CPU virtual.
 Si la CPU alterna entre los procesos, la
velocidad a la que ejecuta un proceso no será
uniforme, por lo que es necesario aclarar lo
siguiente:
Que los procesos no deben programarse
con hipótesis implícitas acerca del tiempo.
Que normalmente la mayoría de los
procesos no son afectados por la
multiprogramación subyacente de la CPU o
las velocidades relativas de procesos
distintos.

 Un proceso es una actividad de un cierto
tipo, que tiene un programa, entrada, salida
y estado.
 Un solo procesador puede ser compartido
entre varios procesos con cierto “algoritmo
de planificación” , el cual determina cuándo
detener el trabajo en un proceso y dar
servicio a otro distinto.

Manejo de procesos y procesador

Respecto de los estados del proceso deben
efectuarse las siguientes consideraciones:
Cada proceso es una entidad independiente
pero frecuentemente debe interactuar con otros
procesos.
Solo un programa esta activado en un momento
dado.

 Los procesos pueden bloquearse en su
ejecución porque:
Desde el punto de vista lógico no puede
continuar porque espera datos que aún no
están disponibles.
El Sistema Operativo asignó la CPU a otro
proceso.
 Los estados que puede tener un proceso son:
En ejecución: utiliza la CPU en el instante
dado.
Listo: ejecutable, se detiene en forma
temporal para que se ejecute otro proceso.
Bloqueado: no se puede ejecutar debido a la
ocurrencia de algún evento externo.

 Un proceso puede estar en ejecución,
bloqueado o listo.

 Son posibles cuatro transiciones entre estos estados.

Estados de Procesos.
Durante su existencia un proceso pasa por una
serie de estados discretos, siendo varias las
circunstancias que pueden hacer que el mismo
cambie de estado.
Debido a ello se puede establecer una “Lista de
Listos” para los procesos “listos” y una “Lista de
Bloqueados” para los “bloqueados”.
La “Lista de Listos” se mantiene en orden
prioritario y la “Lista de Bloqueados” está
desordenada, ya que los procesos se desbloquean
en el orden en que tienen lugar los eventos que
están esperando.

Al admitirse un trabajo en el sistema se crea un
proceso equivalente y es insertado en la última
parte de la “Lista de Listos”.
La asignación de la CPU al primer proceso de
la “Lista de Listos” se denomina “Despacho”, que
es ejecutado por una entidad del Sistema
Operativo llamada “Despachador”.
El “Bloqueo” es la única transición de estado
iniciada por el propio proceso del usuario, puesto
que las otras transiciones son iniciadas por
entidades ajenas al proceso.

La manifestación de un proceso en un
Sistema Operativo es un “Bloque de Control
de Proceso” (PCB) con información que
incluye:

Estado actual del proceso.
Identificación única del proceso.
Prioridad del proceso.
Apuntadores para localizar la memoria del
proceso.
Apuntadores para asignar recursos.
Área para preservar registros.

Cuando el Sistema Operativo cambia la
atención de la CPU entre los procesos, utiliza
las áreas de preservación del PCB para
mantener la información que necesita para
reiniciar el proceso cuando consiga de nuevo
la CPU.
Los sistemas que administran los procesos
deben poder crear, destruir, suspender,
reanudar, cambiar la prioridad, bloquear,
despertar y despachar un proceso.
La “creación” de un proceso significa:

 Dar nombre al proceso.
 Insertar un proceso en la lista del sistema
de procesos conocidos.
 Determinar la prioridad inicial del proceso.
 Crear el bloque de control del proceso.
 Asignar los recursos iniciales del proceso.

Un proceso puede “crear un nuevo proceso”,
en cuyo caso el proceso creador se
denomina “proceso padre” y el proceso
creado “proceso hijo” y se obtiene
una “estructura jerárquica de procesos”.
La “destrucción” de un proceso implica:

Borrarlodel sistema.
Devolver sus recursos al sistema.
Purgarlo de todas las listas o tablas del
sistema.
Borrar su bloque de control de procesos.

Un proceso “suspendido” no puede proseguir
hasta que otro proceso lo reanude.
Reanudar (reactivar) un proceso implica
reiniciarlo en el punto donde fue suspendido.
La “destrucción” de un proceso puede o no
significar la destrucción de los procesos hijos,
según el Sistema Operativo.
Generalmente se denomina “Tabla de
Procesos” al conjunto de información de
control sobre los distintos procesos.

Planificación de Procesos.
Cuando más de un proceso es ejecutable
desde el punto de vista lógico, el Sistema
Operativo debe decidir cuál de ellos debe
ejecutarse en primer término.
El Planificador es la porción del Sistema
Operativo que decide y el Algoritmo de
Planificación es el utilizado.
Los principales “criterios” respecto de un
buen algoritmo de planificación son la
equidad, la eficacia, el tiempo de respuesta,
el tiempo de regreso y el rendimiento.

Criterio Descripción

Equidad Garantizar que cada proceso obtiene su proporción justa de la cpu

Eficacia Mantener ocupada la CPU el ciento por ciento del tiempo

Tiempo de
Minimizar el tiempo de respuesta para los usuarios interactivos
respuesta

Tiempo de
Minimizar el tiempo que deben esperar los usuarios por lotes (batch) para obtener sus resultados
regreso

Rendimiento Maximizar el número de tareas procesadas por hora

Criterios de un buen algoritmo de planificación.

Algunas de estas metas son contradictorias,
por ejemplo, minimizar el tiempo de
respuesta para los usuarios interactivos
significaría no ejecutar las tareas batch.

Para evitar que un proceso se apropie de la
CPU un tiempo excesivo, los equipos poseen
un dispositivo que provoca una interrupción
en forma periódica, por ejemplo 60 Hz, o sea
sesenta veces por segundo.
En cada interrupción del reloj el Sistema
Operativo decide si el proceso que se está
ejecutando continúa o si el proceso agotó su
tiempo de CPU y debe suspenderse y ceder
la CPU a otro proceso.

Los principales conceptos relacionados con la
Planificación del Procesador son los siguiente:

Planificación apropiativa: es la estrategia de
permitir que procesos ejecutables (desde el punto
de vista lógico) sean suspendidos temporalmente.
Planificación no apropiativa: es la estrategia de
permitir la ejecución de un proceso hasta terminar.
Planificación del procesador: determinar cuándo
deben asignarse los procesadores y a qué
procesos, lo cual es responsabilidad del Sistema
Operativo.

Niveles de Planificación del
Procesador.
Se consideran tres niveles importantes de
planificación, los que se detallan a
continuación:

Planificación de alto nivel:
También se denomina Planificación de
trabajos.
Determina a qué trabajos se les va a
permitir competir activamente por los
recursos del sistema, lo cual se denomina
Planificación de admisión.

 Planificaciónde nivel intermedio:
Determina a qué procesos se les puede
permitir competir por la CPU.
Responde a fluctuaciones a corto plazo
en la carga del sistema y efectúa
“suspensiones” y “activaciones”
(“reanudaciones”) de procesos.
Debe ayudar a alcanzar ciertas metas en
el rendimiento total del sistema.

 Planificaciónde bajo nivel:
Determina a qué proceso listo se le
asigna la CPU cuando esta queda
disponible y asigna la CPU al mismo, es
decir que “despacha” la CPU al proceso.
La efectúa el Despachador del Sistema
Operativo, el que opera muchas veces
por segundo y reside siempre en el
almacenamiento primario.

Objetivos de la Planificación.
Los objetivos de la planificación del procesador
son los siguientes e involucran a los conceptos
detallados seguidamente:
Ser justa.
Maximizar la capacidad de ejecución.
Maximizar el número de usuarios.
Ser predecible.
Minimizar la sobrecarga.
Equilibrar el uso de recursos.

Multiprocesamiento.

Es una tendencia significativa en el campo de
la computación.
Consiste en configurar un sistema de
computación con varios procesadores .
No es un enfoque nuevo pero sí posee
grandes perspectivas en función del
desarrollo de los microprocesadores.
Se podrían concebir sistemas construidos por
cientos o miles de microprocesadores.

Confiabilidad:

Si un procesador falla, los restantes
continúan operando, lo cual no es automático
y requiere de un diseño cuidadoso.
Un procesador que falla habrá de informarlo
a los demás de alguna manera, para que se
hagan cargo de su trabajo.
Los procesadores en funcionamiento deben
poder detectar el fallo de un procesador
determinado.

El Sistema Operativo debe percibir que ha
fallado un procesador determinado y ya no
podrá asignarlo y también debe ajustar sus
estrategias de asignación de recursos para
evitar la sobrecarga del sistema que está
degradado.

Grados de Acoplamiento en
Multiprocesamiento.

Los grados de acoplamiento en
multiprocesamiento pueden clasificarse
de ligeramente acoplados o rígidamente
acoplados.
según sus características.

Grados de acoplamiento
Descripción
en multiprocesamiento
Incluye la conexión de dos o más sistemas independientes
por medio de un enlace de comunicación.
Cada sistema tiene su propio Sistema Operativo y
almacenamiento.
Ligeramente acoplado Los sistemas pueden funcionar independientemente y se
comunican cuando sea necesario.
Los sistemas separados pueden acceder a los archivos de
los otros e intercambiar tareas a procesadores menos
cargados.

Utiliza un solo almacenamiento compartido por varios
procesadores.
Rígidamente acoplado
Emplea un solo S.O que controla todos los procesadores y el
hardware del sistema.
Grados de acoplamiento en multiprocesamiento.

Manejo de procesos y procesador

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