evolution_ sistemas operativos_ unidad 3

29/3/2015 Evolution: Sistemas Operativos: UNIDAD 3. Administracin del Procesador

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Evolution: Sistemas Operativos

domingo, 22 de enero de 2012

UNIDAD 33.1 PLANEACION TRABAJOS JOB SCHEDULINGCuando hay ms de un proceso que est en condiciones de ejecutarse en la CPU, se debeescoger alguno. El encargado de tomar esa decisin es el planificador o scheduler, y elalgoritmo que usa se llama algoritmo de planificacin. (Scheduler = planificacin). Posiblesobjetivos (algunos de ellos contradictorios) del algoritmo de planificacin son

Justicia: Asegurarse que todos los procesos tengan su turno de CPU.Eficiencia: Mantener la CPU ocupada todo el tiempo.Tiempo de respuesta: Minimizar el tiempo de respuesta de los usuarios interactivos.Rendimiento o productividad (throughput): Maximizar el nmero de trabajos terminados porhora.Tiempo de espera: Minimizar el tiempo medio de espera (en la cola READY) de losprocesos.

Una complicacin adicional que hay que tener presente es que cada proceso es nico eimpredecible. Algunos son procesos limitados por I/O, es decir, pierden la mayor parte deltiempo esperando por I/O; otros son procesos limitados por CPU, es decir, requierenprincipalmente tiempo de CPU.

Cundo hay que planificar? Una decisin de planificacin puede o debe tomarse cuando ocurre cualquiera de lassiguientes transiciones entre estados de un proceso:

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* EJECUTANDO a BLOQUEADO. * EJECUTANDO a TERMINADO. * EJECUTANDO a LISTO. * BLOQUEADO a LISTO.3.2 CONCEPTOS BASICOS JOB SCHEDULING

Conceptos:

Job Un job es una tarea de base de datos definida en trminos de una secuencia vlida de comandos

Transact-SQL, como por ejemplo una serie de comandos dump o dbcc.

Schedule Un schedule es un horario de ejecucin, definido en trminos de atributos particulares, como

fecha y hora de inicio, periodicidad, fecha y hora de finalizacin, etc.

Scheduled Job Un scheduled job es un job que ha sido asociado a un schedule y que, en consecuencia,

se ejecutar automticamente de acuerdo a lo definido en dicho schedule. La ejecucin del scheduled job se

lleva a cabo en el ASE denominado Target Server.

Target Server Es el servidor ASE en el cual se ejecutar un scheduled job.

JS Server Es el servidor ASE que almacena y administra los componentes del Job Scheduler (jobs,

Schedule y scheduled jobs) y es el encargado de controlar la ejecucin de los scheduled jobs a travs de los

JS Tasks e interactuando con el JS Agent. En este servidor reside la base de datos sybmgmtdb en donde se

almacena toda la informacin del sistema del Job Scheduler.

JS Task Es una tarea interna que corre en el ASE denominado JS Server, encargada de determinar qu

scheduled jobs deben ser ejecutados en cada momento del tiempo. Cuando una tarea JS Task determina que

una scheduled job debe ser ejecutado, pasa la informacin al JS Agent, quien inicia la ejecucin en el ASE

denominado Target Server.

JS Agent Es un proceso del sistema operativo que corre en la msma mquina del JS Server. El JS Agent es

el encargado de controlar la ejecucin de los scheduled jobs en el Target Server, de acuerdo a la informacin

recibida por los JS Task.

3.3 TIPOS DE PLANEACION JOB SCHEDULING

PLANEACION DE TRABAJOS (JOB SCHEDULING)

Objetivo de la planificacin: Minimizar el tiempo de espera y minimizar el tiempo de respuesta. La

planificacin (scheduling) es la base para lograr la multiprogramacin.

La planificacin hace referencia a un conjunto de polticas y mecanismos incorporados a sistemas operativos

que gobiernan el orden en que se ejecutan los trabajos.

Un planificador es un mdulo del S.O que selecciona el siguiente trabajo que hay que admitir en el sistema y

el siguiente proceso que hay que ejecutar.

En muchos sistemas, la actividad de planificacin se divide en tres funciones independientes: planificacin a

largo, medio, y corto plazo.

FIRST IN FIRST OUT (FIFO

Primero en llegar primero en ser tendido. la CPU se asigna a los procesos en el orden que lo solicitan, cuando

el primer proceso entra en el sistema, se le inicia de inmediato y se le permite ejecutar todo el tiempo que

necesite, cuando llegan otros procesos se les coloca al final de la cola.

Cuando se bloquea el proceso en ejecucin, se ejecuta el primer proceso de la cola, si un proceso bloqueado

vuelve a estar listo se le coloca al final de la cola como si fuera un proceso recin llegado.

Es del tipo no expropiativo

Es equitativo

Solo necesita una cola para implementarse

Presenta desventajas cuando se tienen procesos dedicados a CPU y dedicados a E/S

ROUN ROBIN (RR)

Algoritmo apropiativo consistente en determinar un quantum (tiempo de reloj) que marcar el intervalo de

CPU que se le ceder al proceso ejecutando. Cuando finalice el quantum al proceso se le quitar la CPU y

pasar a la cola de listo. La cola de listos sigue la estructura FIFO.

Si un proceso no consume su quantum libera la CPU y sta es asignada al siguiente Proceso de la cola de

listo.

Los procesos se despachan en FIFO y disponen de una cantidad limitada de tiempo de CPU, llamada

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EQUIPO 2 252-M

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divisin de tiempo o cuanto.

Si un proceso no termina antes de expirar su tiempo de CPU ocurren las siguientes acciones:

1. La CPU es apropiada.

2. La CPU es otorgada al siguiente proceso en espera.

3. El proceso apropiado es situado al final de la lista de listos.

Es efectiva en ambientes de tiempo compartido.

La sobrecarga de la apropiacin se mantiene baja mediante mecanismos eficientes de intercambio de contexto

y con suficiente memoria principal para los procesos.

Caractersticas:

Fcil de implementar.

Perjudica a los procesos de E/S.

Si el quantum es muy grande se comporta como un FCFS.

El tiempo de respuesta para procesos cortos es bueno.

Trato equitativo entre procesos, bueno para interactividad.

No se produce inanicin.

El valor mnimo del quantum debe ser (10 * Tiempo Cambio Contexto)

El quantum ms adecuado es el Tiempo de CPU del proceso ms corto.

SHORTEST JOB FIRST (SJF)

Es una disciplina no Apropiativa y por lo tanto no recomendable en ambientes de tiempo compartido.

El proceso en espera con el menor tiempo estimado de ejecucin hasta su terminacin es el siguiente en

ejecutarse. Los tiempos promedio de espera son menores que con FIFO.

Los tiempos de espera son menos predecibles que en FIFO.

Favorece a los procesos cortos en detrimento de los largos.

Tiende a reducir el nmero de procesos en espera y el nmero de procesos que esperan detrs de

procesos largos.

Requiere un conocimiento preciso del tiempo de ejecucin de un proceso, lo que generalmente se

desconoce. Se pueden estimar los tiempos en base a series de valores anteriores.

SHORTEST REMAINING TIME (STR)

Esta disciplina elige siempre al proceso que le queda menos tiempo de ejecucin estimado para completar su

ejecucin; de esta forma aunque un proceso requiera mucho tiempo de ejecucin, a medida que se va

ejecutando ira avanzando en la lista de procesos en estado listo hasta llegar a ser el primero.

Este algoritmo es la versin no Apropiativa o expulsiva del algoritmo Shortest Process Next (SPN) o tambin

llamado Shortest Job First (SJF).

Definicin: Algoritmo apropiativo (que en cualquier momento se le puede quitar la CPU para asignrsela otro

proceso) consistente en elegir de la cola de listos el proceso con menos necesidad de tiempo restante de

CPU para cada instante de tiempo.

Caractersticas:

Ofrece un buen tiempo de respuesta.

La productividad es alta a cambio de la sobrecarga del sistema (a cada paso debe decidir a que proceso

asignarle la CPU).

Penaliza los procesos largos.

Se puede producir inanicin.

3.3.1 FIRST IN FIRST OUT JOB SCHEDULING (FIFO)

Primero en llegar primero en ser tendido. La CPU se asigna a los procesos en el orden que lo solicitan,

cuando el primer proceso entra en el sistema, se le inicia de inmediato y se le permite ejecutar todo el tiempo

que necesite, cuando llegan otros procesos se les coloca al final de la cola. Cuando se bloquea el proceso en

ejecucin, se ejecuta el primer proceso de la cola, si un proceso bloqueado vuelve a estar listo se le coloca al

final de la cola como si fuera un proceso recin llegado.

. Es del tipo no exprpiativo

. Es equitativo

. Solo necesita una cola para implementarse

. Presenta desventajas cuando se tienen procesos dedicados a CPU y dedicados a E/S

3.3.2 ROUND ROBIN JOB SCHEDULING (RR)

ROUN ROBIN (RR)Algoritmo apropiativo consistente en determinar un quantum (tiempo de reloj) que marcar el intervalo de CPU que se le ceder al proceso ejecutando. Cuando finalice el quantum alproceso se le quitar la CPU y pasar a la cola de listo. La cola de listos sigue la estructura FIFO. Si un proceso no consume su quantum libera la CPU y sta es asignada al siguienteProceso de la cola de listo.Los procesos se despachan en FIFO y disponen de una cantidad limitada de tiempo deCPU, llamada divisin de tiempo o cuanto.Si un proceso no termina antes de expirar su tiempo de CPU ocurren las siguientes



acciones:1. La CPU es apropiada.2. La CPU es otorgada al siguiente proceso en espera.3. El proceso apropiado es situado al final de la lista de listos.Es efectiva en ambientes de tiempo compartido.La sobrecarga de la apropiacin se mantiene baja mediante mecanismos eficientes deintercambio de contexto y con suficiente memoria principal para los procesos.Caractersticas:

Fcil de implementar.

Perjudica a los procesos de E/S.

Si el quantum es muy grande se comporta como un FCFS.

El tiempo de respuesta para procesos cortos es bueno.

Trato equitativo entre procesos, bueno para interactividad.

No se produce inanicin.

El valor mnimo del quantum debe ser (10 * Tiempo Cambio Contexto)

El quantum ms adecuado es el Tiempo de CPU del proceso ms corto.

3.3.3 SHORTEST JOB FIRST JOB SCHEDULING (SJF)

Es una disciplina no Apropiativa y por lo tanto no recomendable en ambientes de tiempocompartido. El proceso en espera con el menor tiempo estimado de ejecucin hasta suterminacin es el siguiente en ejecutarse. Los tiempos promedio de espera son menoresque con FIFO.Los tiempos de espera son menos predecibles que en FIFO.Favorece a los procesos cortos en detrimento de los largos.Tiende a reducir el nmero de procesos en espera y el nmero de procesos que esperandetrs de procesos largos. Requiere un conocimiento preciso del tiempo de ejecucin deun proceso, lo que generalmente se desconoce. Se pueden estimar los tiempos en base aseries de valores anteriores.3.3.4 SHORTEST REMAINING TIME JOB SCHEDULING (STR)

Elige siempre al proceso que le queda menos tiempo de ejecucin estimado para completar su ejecucin; de

esta forma aunque un proceso requiera mucho tiempo de ejecucin, a medida que se va ejecutando ira

avanzando en la lista de procesos en estado listo hasta llegar a ser el primero.

Es una disciplina Apropiativa ya que a un proceso activo se le puede retirar la CPU si llegaa la lista de procesos en estado listo otro con un tiempo restante de ejecucin estimadomenor.Este algoritmo es la versin no Apropiativa o expulsiva del algoritmo Shortest Process Next(SPN) o tambin llamado Shortest Job First (SJF).Caractersticas:

Ofrece un buen tiempo de respuesta.

La productividad es alta a cambio de la sobrecarga del sistema (a cada paso debe decidir a que proce

so asignarle la CPU).

Penaliza los procesos largos.

Se puede producir inanicin.

3.3.5 HIGHEST RESPONSE RATIO NEXT JOB SCHEDULING (HNR)Mayor ratio de respuesta siguiente (HRRN) la programacin es una disciplina nopreferente, similar a la ms corta de trabajo siguiente (SJN) , en el que la prioridad de cadapuesto de trabajo depende de su tiempo de ejecucin estimado, y tambin la cantidad detiempo que ha pasado de espera. Puestos de trabajo obtener una mayor prioridad al msesperen, que impide que la postergacin indefinida ( inanicin proceso ). De hecho, lostrabajos que han pasado un largo tiempo de espera competir con las estimadas a tenermomentos de corto plazo.

Desarrollado por Brinch Hansen para corregir ciertas deficiencias en SJN incluyendo ladificultad de estimar el tiempo de ejecucin. 3.4 MULTIPROCESAMIENTO PROCESADOR



Se denomina multiprocesador a un computador que cuenta con dos o ms microprocesadores (CPUs).

Gracias a esto, el multiprocesador puede ejecutar simultneamente varios hilos pertenecientes a un mismo

proceso o bien a procesos diferentes.

Los ordenadores multiprocesador presentan problemas de diseo que no se encuentran en ordenadores

monoprocesador. Estos problemas derivan del hecho de que dos programas pueden ejecutarse

simultneamente y, potencialmente, pueden interferirse entre s. Concretamente, en lo que se refiere a las

lecturas y escrituras en memoria. Existen dos arquitecturas que resuelven estos problemas:

La arquitectura NUMA, donde cada procesador tiene acceso y control exclusivo a una parte de

la memoria.

La arquitectura SMP, donde todos los procesadores comparten toda la memoria.

Esta ltima debe lidiar con el problema de la coherencia de cach. Cada microprocesador cuenta con su

propia memoria cache local. De manera que cuando un microprocesador escribe en una direccin de memoria,

lo hace nicamente sobre su copia local en cach. Si otro microprocesador tiene almacenada la misma

direccin de memoria en su cach, resultar que trabaja con una copia obsoleta del dato almacenado.

Para que un multiprocesador opere correctamente necesita un S.Oespecialmente diseado para ello. La

mayora de los sistemas operativos actuales poseen esta capacidad.

3.5 CONCEPTOS BASICOS MULTIPROCESAMIENTO

Multitarea

El trmino multitarea se refiere a la capacidad del Sistema Operativo para correr ms de un programa al mismo

tiempo. Existen dos esquemas que los programas de sistemas operativos utilizan para desarrollar Sistema

Operativo multitarea, el primero requiere de la cooperacin entre el Sistema Operativo y los programas de

aplicacin.

Los programas son escritos de tal manera que peridicamente inspeccionan con el Sistema Operativo para

ver si cualquier otro programa necesita a la CPU, si este es el caso, entonces dejan el control del CPU al

siguiente programa, a este mtodo se le llama multitarea cooperativa y es el mtodo utilizado por el Sistema

Operativo de las computadoras de Machintosh y DOS corriendo Windows de Microsoft.

El segundo mtodo es el llamada multitarea con asignacin de prioridades. Con este esquema el Sistema

Operativo mantiene una lista de procesos (programas) que estn corriendo. Cuando se inicia cada proceso en

la lista el Sistema Operativo le asigna una prioridad. En cualquier momento el Sistema Operativo puede

intervenir y modificar la prioridad de un proceso organizando en forma efectiva la lista de prioridad, el

Sistema Operativo tambin mantiene el control de la cantidad de tiempo que utiliza con cualquier proceso

antes de ir al siguiente.

Con multitarea de asignacin de prioridades el Sistema Operativo puede sustituir en cualquier momento el

proceso que est corriendo y reasignar el tiempo a una tarea de ms prioridad. Unix OS-2 y Windows NT

emplean este tipo de multitarea.

Multiusuario

Un Sistema Operativo multiusuario permite a ms de un solo usuario accesar una computadora. Claro que,

para llevarse esto a cabo, el Sistema Operativo tambin debe ser capaz de efectuar multitareas.

Unix es el Sistema Operativo Multiusuario ms utilizado. Debido a que Unix fue originalmente diseado para

correr en una minicomputadora, era multiusuario y multitarea desde su concepcin.

Actualmente se producen versiones de Unix para PC tales como The Santa Cruz Corporation Microport, Esix,

IBM,y Sunsoft. Apple tambin produce una versin de Unix para la Machintosh llamada: A/UX.Unix

Unix proporciona tres maneras de permitir a mltiples personas utilizar la misma PC al mismo tiempo:

Mediante Mdems.

Mediante conexin de terminales a travs de puertos seriales

Mediante Redes.

Multiproceso

Las computadoras que tienen ms de un CPU son llamadas multiproceso. Un sistema operativo multiproceso

coordina las operaciones de las computadoras multiprocesadoras. Ya que cada CPU en una computadora de

multiproceso puede estar ejecutando una instruccin, el otro procesador queda liberado para procesar otras

instrucciones simultneamente.

Al usar una computadora con capacidades de multiproceso incrementamos su velocidad de respuesta y

procesos. Casi todas las computadoras que tienen capacidad de multiproceso ofrecen una gran ventaja.

Los primeros Sistemas Operativos Multiproceso realizaban lo que se conoce como:

Multiproceso asimtrico: Una CPU principal retiene el control global de la computadora, as como

el de los otros procesadores.

Esto fue un primer paso hacia el multiproceso pero no fue la direccin ideal a seguir ya que

la CPU principal poda convertirse en un cuello de botella.

Multiproceso simtrico: En un sistema multiproceso simtrico, no existe una CPU controladora

nica. La barrera a vencer al implementar el multiproceso simtrico es que los Sistema Operativo

tienen que ser rediseados o diseados desde el principio para trabajar en u n ambiente

multiproceso.



Las extensiones de Unix, que soportan multiproceso asimtrico ya estn disponibles y las

extensiones simtricas se estn haciendo disponibles.

Windows NT de Microsoft soporta multiproceso simtrico.

MULTIPROCESAMIENTO.

La solucin pueden ser los sistemas multiprocesadores:

Solucin ms sencilla, natural y con mejor coste-prestaciones.

Las mejoras en microprocesadores cada vez son ms complejas: cada avance implica crecer en complejidad,

potencia y superficie.

Lenta pero clara mejora en el software, que permite explotar el paralelismo.

Las arquitecturas actuales son muy diversas: hay ms investigacin que resultados definitivos.

Hablaremos de multiprocesadores de pequea y mediana escala

Dos factores clave para la extensin de los Multiprocesadores

1. Flexibilidad: El mismo sistema puede usarse para un nico usuario incrementado el rendimiento en la

ejecucin de una nica aplicacin o para varios usuarios y aplicaciones en un entorno compartido.

2. Coste-rendimiento: Actualmente estos sistemas se basan en procesadores comerciales, por lo que su coste

se ha reducido drsticamente. La inversin ms fuerte se hace en la memoria y la red de interconexin.

3.6 PARALELISMO MULTIPROCESAMIENTO

Consiste en ejecutar ms instrucciones en menos tiempo, aunque las instrucciones sigan tardando lo mismo

en ejecutarse, mediante un simple truco, aunque algo difcil de explicar en detalle. Intentmoslo.

El paralelismo en software es considerado como el caso ideal de la ejecucin de las instrucciones que forman

parte de un programa, ya que no toma en cuenta las limitantes del hardware con que el mismo va ser

ejecutado.

Paralelismo en hardware Definamos como paralelismo en hardware como la ejecucin de un programa

tomando en consideracin el hardware con que va a ser ejecutado.



3.7 SISTEMAS MULTIPROCESAMIENTO Un sistema operativo multiproceso o multitarea es aquel que permite ejecutar varios procesos de forma

concurrente, la razn es porque actualmente nuestras CPUs slo pueden ejecutar un proceso cada vez. La

nica forma de que se ejecuten de forma simultnea varios procesos es tener varias CPUs (ya sea en una

mquina o en varias, en un sistema distribuido).

La magia de un sistema operativo multiproceso reside en la operacon llamada cambio de contexto. Esta

operacin consiste en quitar a un proceso de la CPU, ejecutar otro proceso y volver a colocar el primero sin

que se entere de nada.

La tcnica de multiprocesamiento consiste en hacer funcionar varios procesadores enforma paralela para obtener un poder de clculo mayor que el obtenido al usar unprocesador de alta tecnologa o al aumentar la disponibilidad del sistema (en el caso defallas del procesador).Las siglas SMP (multiprocesamiento simtrico o multiprocesador simtrico) hacen referenciaa la arquitectura en la que todos los procesadores acceden a la misma memoriacompartida.Un sistema de multiprocesadores debe tener capacidad para gestionar la reparticin dememoria entre varios procesadores, pero tambin debe distribuir la carga de trabajo.

3.8 ORGANIZACION DEL MULTIPROCESADOREl problema clave es determinar los medios de conexin de los procesadores mltiples y losprocesadores de Entrada / Salida a las unidades de almacenamiento.Los multiprocesadores se caracterizan por los siguientes aspectos:

Un multiprocesador contiene dos o ms procesadores con capacidades aproximadamentecomparables.

Todos los procesadores comparten el acceso a un almacenamiento comn y a canales deEntrada / Salida, unidades de control y dispositivos.

Todo est controlado por un Sistema Operativo que proporciona interaccin entreprocesadores y sus programas en los niveles de trabajo, tarea, paso, archivo y elementosde datos.

Las organizaciones ms comunes son las siguientes:

Tiempo compartido o bus comn (conductor comn).

Matriz de barras cruzadas e interruptores.

Almacenamiento de interconexin mltiple.



3.9 SISTEMAS OPERATIVOS DEL MULTIPROCESADORSistema Operativo de Multiprocesadores Las capacidades funcionales de los Sistema Operativo de

multiprogramacin y de multiprocesadores incluyen lo siguiente:

Asignacin y administracin de recursos.

Proteccin de tablas y conjuntos de datos.

Prevencin contra el nter bloqueo del sistema.

Terminacin anormal.

Equilibrio de cargas de Entrada / Salida.

Equilibrio de carga del procesador.

Reconfiguracin.

Las tres ltimas son especialmente importantes en Sistemas Operativos de multiprocesadores, donde es

fundamental explotar el paralelismo en el hardware y en los programas y hacerlo automticamente. Las

organizaciones bsicas de los Sistemas Operativos para multiprocesadores son las siguientes:

Maestro / satlite.

Ejecutivo separado para cada procesador.

Tratamiento simtrico (o annimo) para todos los procesadores.

Publicado por EQUIPO 2 252-M en 12:42

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