sistemas operativos monopuesto uf1 - nf1 parte 2 - procesos
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Sistemas Operativos Monopuesto
UF1 – Introducción a los sistemas
operativos
NF1 - Características de los S.O.
Javier Blasco
1. Características de los Sistemas Operativos, tipos y
aplicaciones:
1.8 Gestión de archivos: Sistemas de archivos,
archivo, directorio, atributos, permisos
1.9 Gestión de memoria.
1.10 Gestión de procesos. Estados de los procesos.
Prioridad y planificación.
1.11 Gestión de Entrada / Salida.
1.12 Sistemas transaccionales.
SOM – UF1 – NF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación.
• Programa:
Colección de instrucciones que el procesador
interpreta y ejecuta.
Para ser ejecutados deben residir en MP.
Se considera un ente estático.
• Proceso:
Programa en ejecución
El SO les asigna recursos.
Se considera un ente dinámico.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Entidades de ejecución. Procesos.• Es un programa en ejecución que necesita recursos
para funcionar correctamente.
El sistema operativo proporciona una estructura de
datos única para cada proceso controlada mediante
el bloque de control de procesos. (PCB)
El Sistema Operativo debe proporcionar:
o Espacio de memoria independiente (Datos, Pila,
etc)
o Tiempo de procesador propio
o Recursos propios
Se ejecuta de forma secuencial
Puede haber más de un proceso derivado de un
programa.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Entidades de ejecución. Hilos (threads).• Es la unidad fundamental del uso del procesador. Su
objetivo fundamental es compartir recursos entre
procesos cooperantes.
Se compone de Contador de programa, registros y
pila del procesador
Planificación a nivel de SO o a nivel de aplicación
La ejecución de un hilo evoluciona de forma
secuencial
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Entidades de ejecución. Tarea.
• Proceso tradicional = Tarea + hilo.
• Una tarea es una entidad que posee los recursos
para la ejecución de un hilos.
Una tarea puede tener varios hilos
Posee el código, los datos y los recursos comunes a
los hilos cooperantes
Un hilo pertenece a una única tarea y comparte
recursos sólo con otros hilos de la misma tarea
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Entidades de ejecución. Procesos e hilos.
SOM – UF1 - Características S.O.
un proceso
un hilo
varios procesos
un hilo por procesovarios procesos
varios hilos por proceso
un proceso
varios hilos
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Entidades de ejecución. Procesos e hilos.
SOM – UF1 - Características S.O.
Código Datos Archivos Código Datos Archivos
Hilo Hilos
Proceso Mono-hilo Proceso Multi-hilo
Tarea Tarea
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Entidades de ejecución. Proceso vs hilo.
• Los hilos se crean y se destruyen más rápidamente
que los procesos porque los recursos los tiene la
tarea.
• La conmutación de los hilos en la misma tarea tiene
un menor coste que la conmutación de procesos.
• Menor sobrecarga de comunicaciones: Todos los
hilos de una tarea comparten memoria.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Entidades de ejecución. Bloque de control de
procesos.
• Es la estructura de datos que define y mantiene los
procesos. Contiene los siguientes elementos:
Estado actual del proceso
Identificador del proceso (PID)
Prioridad del proceso
Zona de memoria (mediante punteros)
Recursos utilizados
Registros internos CPU
Contador de programa
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación.
Estados de un proceso
• A medida que el proceso se ejecuta va cambiando de
estado. Existen dos clasificaciones de estados, una con
tres y otra con cinco, vamos a utilizar la de cinco:
Nuevo: Recién creado por el sistema operativo.
En ejecución: Esta en la CPU ejecutando
instrucciones.
Bloqueado: Esperando un evento (Operación E/S).
Preparado: Esperando la asignación de un
procesador.
Terminado: No ejecutará más instrucciones el S.O. le
quitará sus recursos.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación.
Estados de un proceso
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Conceptos.
• La ejecución de un trabajo se compone de
secuencias de procesador y de espera.
• Objetivo de la planificación:
Incrementar el rendimiento global del sistema
Maximizar el uso de la CPU
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Conceptos.
• Planificador o scheduler: Determina en quién es el
siguiente proceso en hacer uso de la CPU. Gestiona las
políticas.
• Dispatcher o repartidor: Conmuta el procesador de un
trabajo a otro (cambio de contexto). Realiza las
siguientes gestiones:
Ejecuta el proceso durante un momento
Salva el estado del proceso en el BCP
Restaura el estado de otro proceso mediante su BCP
Transfiere el control al nuevo proceso
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Conceptos.
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso 1 Proceso 2Sistema operativo
DispatcherPlanificadorDispatcher
DispatcherPlanificadorDispatcher
En ejecución
En ejecución
En ejecuciónListo
Listo
Listo
Interrupcióno llamada al
sistema
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Conceptos.
• Los procesos pueden compartir el tiempo de CPU
mediante:
Multitarea cooperativa (No apropiativa)Una vez que el CPU ha sido asignado a un proceso,
ya no se le puede arrebatar.
Ejemplos: FIFO, Primer trabajo más corto
Multitarea expulsiva (apropiativa)Cuando a un proceso, el sistema operativo le puede
quitar el CPU antes asignado.
Ejemplos: Round Robin, Prioridades, Tiempo
restante más corto
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Criterios de rendimiento.
• Se utilizan varias magnitudes para medir el rendimiento del
planificador:
Utilización de CPU: % que la CPU está ocupada.
Rendimiento: Trabajos de la CPU por unidad de tiempo.
Tiempo de retorno: Tiempo transcurrido entre la llegada
de un proceso y su finalización.
Tiempo de espera: Tiempo que un proceso permanece
en la cola de preparados.
Tiempo de respuesta: Tiempo que un proceso bloqueado
tarda en entrar en CPU, desde que ocurre el evento que
lo bloquea.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Algoritmos.
• FIFO (FCFS)
• Primero el más corto (SJF)
• Tiempo restante más corto (SRTF)
• Por prioridades
• Round Robin
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. FIFO.
• First Input First Output / First Come First served. Primero
en llegar, primero en salir, funciona como una cola FIFO.
• Ventajas:
Es muy fácil de implementar.
• Desventajas:
Un proceso largo puede monopolizar la CPU
efecto convoy.
Muy sensible al orden de llegada de los procesos.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. FIFO. Ejemplo 1.
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada T espera T retorno
PA 8 0 0 8
PB 3 3 6 8
PC 4 5 7 10
PD 4 8 8 11
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
CO
LA PC PC PC PD PD PD
PB PB PB PB PB PC PC PC PD PD PD PD
CPU PA PA PA PA PA PA PA PA PB PB PB PC PC PC PC PD PD PD PD
Obs
Lle
ga
A
Lle
ga B
Lle
ga C
Sale
A
Lle
ga D
Sale
B
Sale
C
Sale
D
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. FIFO. Ejemplo 2.
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada T espera T retorno
PA 3 0 0 3
PB 4 3 0 4
PC 5 7 0 5
PD 7 8 5 11
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
CO
LA
PD PD PD PD
CPU PA PA PA PB PB PB PB PC PC PC PC PC PD PD PD PD PD PD PD
Obs
Lle
ga
A
Sale
A
Lle
ga B
Sale
B
Lle
ga C
Lle
ga D
Sale
C
Sale
D
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. SJF.
• Shortest Job First – Primero el más corto.
• Ventajas:
Reduce los tiempos medios de respuesta.
• Desventajas:
Calcular cuáles van a ser las duraciones de las
próximas ráfagas de CPU de cada proceso.
Riesgo de inanición de los procesos de larga
duración.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. SJF. Ejemplo 1.
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada T espera T retorno
PA 8 0 0 8
PB 3 3 6 8
PC 4 5 10 13
PD 3 8 4 6
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
CO
LA PC PC PC PC PC PC
PB PB PB PB PB PD PD PD PC PC PC
CPU PA PA PA PA PA PA PA PA PB PB PB PD PD PD PC PC PC PC
Obs
Lle
ga
A
Lle
ga B
Lle
ga C
Sale
A
Lle
ga D
Sale
B
Sale
D
Sale
C
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. SJF. Ejemplo 2.
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada T espera T retorno
PA 3 0 0 3
PB 4 3 0 4
PC 5 7 0 5
PD 7 8 5 11
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
CO
LA
PD PD PD PD
CPU PA PA PA PB PB PB PB PC PC PC PC PC PD PD PD PD PD PD PD
Obs
Lle
ga
A
Sale
A
Lle
ga B
Sale
B
Lle
ga C
Lle
ga D
Sale
C
Sale
D
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. SRTF.
• Shortest Remaining Time First – Primero el que acabe
antes.
• Es un planificador expulsivo.
• En la cola de espera a igualdad de tiempos se ejecutará
el proceso que haya llegado antes a la cola.
• Desventajas:
El dispatcher debe calcular en cada ciclo cuanto
tiempo de ejecución le quedan a los procesos.
Puede haber una gran cantidad de cambios de
contexto por ser expulsivo.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. SRTF. Ejemplo.
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada T espera T retorno
PA 8 0 0 18
PB 3 3 0 3
PC 4 5 1 5
PD 3 8 3 5
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
CO
LA PA PA PA
PA PA PC PA PA PD PD PA PA PA
CPU PA PA PA PB PB PB PC PC PC PC PD PD PD PA PA PA PA PA
Obs
Lle
ga
A
Lle
ga B
Sale
B
Lle
ga D
Sale
C
Sale
D
Sale
A
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Prioridades.• Se asigna la CPU al proceso con mayor prioridad.
• Las prioridades pueden asignarse:
De forma interna, por sistema Operativo
De forma externa, por la aplicación
Estáticas
Dinámicas
• Ventajas:
Se ejecutan los procesos más importantes.
• Desventajas:
El inconveniente es que produce inanición en los
procesos de baja prioridad, aunque se puede
solucionar mediante una política de envejecimiento,
incrementando la prioridad a los más viejos.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Prioridades. Ejem. 1.
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada Prioridad T espera T retorno
PA 8 0 3 0 18
PB 3 3 1 0 3
PC 4 5 2 1 8
PD 3 8 1 0 3
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
CO
LA PA PA PA PA
PA PA PC PA PA PC PC PC PA PA
CPU PA PA PA PB PB PB PC PC PD PD PD PC PC PA PA PA PA PA
Obs
Lle
ga
A
Lle
ga B
Sale
B
Lle
ga D
Sale
D
Sale
C
Sale
A
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Prioridades. Enveje. 2
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada Prioridad T espera T retorno
PA 8 0 3 0 18
PB 3 3 1 0 3
PC 4 5 2 1 6
PD 3 8 1 4 6
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
CO
LA PC PA PA PA
PA PA PA PC PA PD PD PD PA PA PA
CPU PA PA PA PB PB PB PA PC PC PC PC PD PD PD PA PA PA PA
Obs
Lle
ga
A
Lle
ga B
Sale
B
Lle
ga D
Sale
C
Sale
D
Sale
A
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Round Robin.
• Round Robin. Turno rotatorio .
• Adecuado para implementar tiempo compartido:
• Funciona de forma parecida al FIFO, pero con un tiempo
máximo Q de uso de CPU. Si Cuando se acaba el
tiempo Q el proceso no ha acabado, se desaloja de la
CPU y se coloca en la cola de preparados.
• La cola de preparados se gestiona como FIFO
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Round Robin.
• El rendimiento del planificador depende mucho de Q:
Si Q es muy pequeño se pierde mucho tiempo en el
cambio de contexto. Disminuye la eficacia del
procesador. Si Q 0 los procesos tienen la CPU
durante una velocidad CPU/n.
Si Q es grande los tiempos de respuesta aumentan.
Si Q ∞ funciona como FIFO.
Empíricamente, el 80% de las ráfagas debe ser
menor que Q
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. Round Robin.
• Q y los cambios de contexto. Cuanto más pequeño sea
Q más cambios de contexto se producen.
SOM – UF1 - Características S.O.
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. RR. Ejemplo 1. Q=2
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada T espera T retorno
PA 8 0 0 14
PB 5 3 2 14
PC 5 7 4 15
PD 4 8 7 13
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
CO
LA
PD PD PB PB PC PC
PC PA PA PD PD PB PB PC PC PD
PB PA PA PB PB PC PC PA PA PD PD PB PB PC PD PD PC PC
CPU
PA PA PA PA PB PB PA PA PB PB PC PC PA PA PD PD PB PC PC PD PD PC
Obs
Lle
ga
A
Lle
ga B
Lle
ga C
Lle
ga D
Sale
A
Sale
B
Sale
D
Sale
C
1.10 Gestión de procesos. Estados y planificación:
Planificador de procesos. RR. Ejemplo 2. Q=4
SOM – UF1 - Características S.O.
Proceso Duración Tiempo llegada T espera T retorno
PA 8 0 0 12
PB 5 3 2 14
PC 5 7 6 15
PD 4 8 10 13
T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
CO
LA
PD PD PD PD
PC PB PB PB PB PD PD PD PD PC
PB PA PA PA PA PC PC PC PC PB PB PB PB PD PC PC PC PC
CPU
PA PA PA PA PB PB PB PB PA PA PA PA PC PC PC PC PB PD PD PD PD PC
Obs
Lle
ga
A
Lle
ga B
Lle
ga C
Lle
ga D
Sale
A
Sale
B
Sale
D
Sale
C
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