Procesos. Procesos. Concurrencia de procesos. Qué es un proceso? Estados de un proceso. Modelo de 2 estados. (C) 2008 Mario Medina 1

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1 Procesos Procesos Mario Medina El sistema operativo como administrador de procesos Controla la ejecución de procesos para optimizar criterios Asigna recursos a procesos Facilita sincronización de procesos Permite intercambio de información Protege los recursos asignados a un proceso Concurrencia de procesos Estudiaremos: Multiprogramación: ejecución concurrente de procesos intercalada en el tiempo Multiprocesamiento: Ejecución simultánea de procesos en múltiples CPUs Multihebras: Ejecución simultánea de partes de un proceso Qué es un proceso? Definición básica: un programa en ejecución, incluyendo: Su estado Sus datos Su entorno Estados de un proceso Modelo básico de 2 estados En ejecución: el proceso está siendo ejecutado en la CPU En espera: el proceso está esperando por la CPU Modelo de 2 estados Estructurade datosbásica Cola de espera: Contiene punteros a procesos en espera (C) 2008 Mario Medina 1

2 Acciones en modelo de 2 estados Eventos que ocurren durante la vida de un proceso Crear un nuevo proceso Despachar un proceso para su ejecución Detener un proceso en ejecución y enviarlo a la cola de espera Terminar un proceso en ejecución Creación de procesos Un proceso puede ser: Creado por usuario en proceso interactivo Creado por usuario en proceso batch Creado por el S.O. para dar un servicio Procesos servidores Creado por otro proceso del usuario Proceso padre y proceso hijo Término de procesos Qué pasa con el S. O.? Término normal Tiempo límite excedido Memoria insuficiente Acceso ilegal a Error aritmético Intervención del operador Intervención del sistema operativo Término del proceso padre Acceso ilegal a archivo Tiempo máximo de espera rebasado Instrucción ilegal Instrucción privilegiada Mal uso de los datos Solicitud del proceso padre El despachador del S.O. se encarga de escoger el siguiente proceso a ejecutar Procesos bloqueados Modelo de 5 estados La cola de procesos en espera contiene: Procesos listos para ser ejecutados Procesos esperando un evento acceso a recurso compartido, E/S, etc. Consideremos ahora un modelo de 5 estados Agregar estado bloqueado (C) 2008 Mario Medina 2

3 Modelo de 5 estados Nuevo: proceso recién creado, aún no ingresa a la cola de espera Listo: proceso listo para ejecutarse En ejecución: procesousandola CPU Bloqueado: proceso esperando un evento Terminado: proceso excluido de la cola Acciones en modelo de 5 estados Admisión: el sistema está listo para aceptar un proceso más Despacho: el sistema selecciona un proceso listo y lo pone en ejecución Fin del quantum: proceso deja la CPU y vuelve a la cola de procesos listos Espera por evento: proceso se bloquea al solicitar un evento Ocurrencia de evento: proceso se desbloquea al ocurrir el evento Acciones no mostradas El operador, el sistema operativo, o el proceso padre pueden terminar un proceso que está actualmente en ejecución o queestá en la cola de espera Bloqueado Terminado Listo Terminado Estructuras de datos Nuevo modelo requiere de dos colas de procesos Procesos esperando CPU Procesos esperando un evento Estructuras de datos Mejor tener una cola por cada tipo de evento Procesos suspendidos Ineficiencia del modelo actual Todos los procesos deben estar residentes en Aun cuando estén esperando un evento como acceso a un archivo, dispositivo, etc. Procesador mucho más rápido que E/S Procesos bloqueados pueden esperar largo rato! Esto limita la disponible a los otros procesos (C) 2008 Mario Medina 3

4 Intercambio de procesos Modelo de 7 estados Intercambiar procesos entre RAM y secundaria (disco) Agregar proceso bloqueado a cola de procesos suspendidos Copiar proceso bloqueado a disco Ahora, procesador puede recibir nuevos procesos Procesador puede reactivar proceso suspendido anteriormente Modelo de 7 estados Agregar dos estados Suspendido bloqueado: proceso está en secundaria esperando un evento Suspendido listo: proceso está en secundaria listo para su ejecución Agregar nuevas acciones Activación: traslado del proceso desde disco a Suspensión: traslado del proceso desde a disco Modelo de 7 estados Otrasaccionesposibles En ejecución Suspendido listo: expulsión de un proceso en ejecución si hay un proceso Suspendido Listo en la cola que tiene mayor prioridad Sistemas operativos en tiempo real Nuevo En ejecución: Mejora el tiempo de respuesta a cambio de tener más procesos listos en Suspensión de procesos Muchas razones para suspender procesos Sistema operativo necesita liberar para un proceso Listo Proceso se ejecuta periódicamente y es suspendido entre ejecuciones Usuario solicita suspensión del proceso Proceso padre solicita suspensión del proceso Reactivación de procesos Proceso suspendido fue suspendido por un agente Sistema operativo Proceso padre El mismo proceso Proceso sigue suspendido hasta que el agente lo reactive Condición de bloqueado independiente de la suspensión (C) 2008 Mario Medina 4

5 Estructuras de control del S.O. Estructuras del sistema operativo S. O. mantiene tablas de información sobre, procesos, E/S y archivos Memoria física y virtual asignada a cada proceso Atributos de protección de bloques de Dispositivos de E/S asignados a cada proceso Operaciones de E/S en marcha Estado de las operaciones en marcha Ubicación y atributos de procesos Recursos asignados al proceso Ubicación de archivos en disco y virtual Procesos accediendo a los archivos Imagen de un proceso Manifestación física de un proceso Programa (código) Datos Pila del usuario Pila del sistema Bloque de control del proceso (Process Control Block) PCB representa al proceso en el sistema operativo Bloques de control de proceso Ubicación del PCB de un proceso Proceso en ejecución o listo: imagen residente en Proceso suspendido: PCB residente en ; el resto puede estar en disco Sistema operativo mantiene listas de PCBs para Procesos en ejecución Procesos esperando por CPU Procesos bloqueados y suspendidos Listas de PCBs del S.O. Atributos de un proceso en PCB Identificación del proceso Identificador numérico del proceso Identificador del proceso padre Identificador del usuario del proceso Información del estado del procesador Registrosvisiblesal usuario Registros de control y de estado Punteros de la pila (C) 2008 Mario Medina 5

6 Atributos de un proceso en PCB Información de control del proceso Estado del proceso Prioridad de ejecución Evento en espera Información para planificación de ejecución Recursos asignados al proceso Archivos abiertos por el proceso Dispositivos asignados al proceso Privilegios del proceso Punteros a asignada Información sobre comunicación entre procesos Creación de un proceso En más detalle Asignar un identificador único al proceso Agregar proceso a tabla de procesos Asignar espacio en virtual para la imagen del proceso Inicializar el PCB del proceso Agregar proceso a cola de procesos suspendidos listos para ejecutar Cambio de contexto Cambio de un proceso a otro Salvar el contexto del procesador Actualizar el PCB del proceso Mover el PCB a la cola apropiada Seleccionar otro proceso Actualizar PCB del nuevo proceso Actualizar tablas de Restaurar el contexto del proceso Interrupciones y cambio de contexto Cuándo cambiar el proceso? Interrupción externa al proceso Interrupción del reloj Interrupción de E/S Falta de página Interrupción interna (trap) Error aritmético Acceso ilegal a un archivo Llamada a rutina del sistema Modos de ejecución de la CPU CPU tiene 2 o más modos de ejecución Seleccionados por bits del registro de estado Modo de usuario Usado por las aplicaciones Modo de control o modo supervisor Usado por el sistema operativo Permite proteger el S.O. y sus estructuras Permite proteger un proceso de usuario de los otros procesos Modo supervisor de la CPU Acceso a registros de control y estado de la CPU Acceso directo a E/S e interrupciones Acceso a rutinas de administración de procesos Acceso a regiones reservadas de (C) 2008 Mario Medina 6

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