Sistemas Operativos

1
Sistemas Operativos
PROCESOS
SOP3161 Semestre 2005-I Eduardo Peña J.
Präsentation
Edopena
1

Sistemas Operativos
2
Es posible familiarizar a los procesos de
acuerdo con el nivel de creación que tienen entre
ellos conservando las siguientes reglas
Procesos
Jerarquía de procesos

• El proceso que crea a otro es el padre del
  creado.
• El proceso creado es el hijo del proceso creador.
• Es sólo necesario un padre para crear un hijo.
• Cada hijo tiene un solo padre y un padre puede
  tener varios hijos.

Edopena
2
Sistemas
Operativos
3
Jerarquía de creación de procesos
Procesos
Jerarquía de procesos
A
B
D
C
E
F
G
H
I
Edopena
3
Sistemas
Operativos
4
Suspensión y Reanudación
Procesos
Suspensión y Reanudación

• Si un sistema está funcionando mal y es
  probable que falle, se puede suspender los
  procesos activos para reanudarlos cuando se haya
  corregido el problema.
• Un usuario que desconfíe de los resultados
  parciales de un proceso puede suspenderlo (en vez
  de abortarlo) hasta que verifique si el proceso
  funciona correctamente o no.
• Algunos procesos se pueden suspender como
  respuesta a las fluctuaciones a corto plazo de la
  carga del sistema y reanudarse cuando las cargas
  regresen a niveles normales.

Edopena
4

Sistemas Operativos
5
Procesos
Suspensión y Reanudación

• La suspensión puede ser iniciada por el propio
  proceso o por otro.
• En un sistema con un solo procesador, sólo
  será posible suspender un proceso que esté en
  estado de ejecución, es decir se suspende a sí
  mismo.
• Cuando se habla de más de un procesador puede
  darse dos casos
• Suspenderse a sí mismo
• Ser suspendido por otro proceso

Edopena
5

Sistemas Operativos
6
Diagrama de transiciones de estado de los
procesos, modificado para incluir las operaciones
de suspensión y reanudación.
Procesos
Suspensión y Reanudación
Edopena
6

Sistemas Operativos
7
Procesos
Suspensión y Reanudación
TENERSE EN CUENTA QUE LA SUSPENSIÓN ES UNA
ACTIVIDAD DE ALTA PRIORIDAD, QUE DEBE SER
EFECTUADA INMEDIATAMENTE.
Edopena
7

Sistemas Operativos
8
Procesos
Procesamiento de Interrupciones
Procesamiento de Interrupciones
Edopena
8

Sistemas Operativos
9
Procesos
Procesamiento de Interrupciones
Procesamiento de Interrupciones

• En un sistema de cómputo, una interrupción es un
  evento que altera la secuencia en que el
  procesador ejecuta las instrucciones. Es generada
  por el Hw.

Edopena
9

Sistemas Operativos
10
Procesos
Procesamiento de Interrupciones

• Cuando ocurre una interrupción .
• El SO toma el control (Hw pasa el control al SO).
• El SO guarda el estado del proceso interrumpido
  (PCB).
• El SO analiza la interrupción y transfiere el
  control a la rutina apropiada para atenderla.
• La rutina del manejador de interrupciones procesa
  la interrupción.
• Se reestablece el estado del proceso
  interrumpido.
• Se ejecuta el proceso interrumpido.

Edopena
10

Sistemas Operativos
11
Procesos
Procesamiento de Interrupciones

• Tipos de Interrupciones.
• Interrupciones SVC (Supervisor call). Iniciado
  por proceso en ejecución. Mecanismo de
  protección del SO.
• Interrupciones de E/S. Iniciadas por Hw, indican
  cambio de estado de un canal o dispositivo.
• Interrupciones externas. Causadas por diversos
  eventos.

Edopena
11
Sistemas
Operativos
Präsentation
12
Procesos
Procesamiento de Interrupciones

• Tipos de Interrupciones.
• Interrupciones de reinicio. Cuando se presiona
  boton de reinicio de la consola o cuando llega un
  SGP (Signal process) de otro procesador.
• Interrupciones de verificación del programa.
  Pueden ocurrir cuando se ejecutan instrucciones
  en lenguaje de máquina de un programa. (División
  por cero, exceso, etc).
• Interrupciones de verificación de la máquina.
  Ocasionadas por el mal funcionamiento del
  hardware.

Edopena
12
Sistemas
Operativos
Präsentation
13
Procesos
Procesamiento de Interrupciones
TENERSE EN CUENTA QUE LAS INTERRUPCIONES SON
MUCHAS Y LAS NOMBRADAS AQUÍ PERTENECEN A LOS
SISTEMAS OPERATIVOS VMS Y VM DE LA IBM.
Edopena
13
Sistemas
Operativos
Präsentation
14
Procesos
Cambio de contexto

• Cambio de contexto
• Es denominado al producirse una interrupción.
• Cuando esto sucede el SO guarda el estado del
  proceso interrumpido y dirige el control del
  sistema al MANEJADOR DE INTERRUPCIONES (IH).
• Serán las PSW (palabras de estado de programas)
  las que controlan el orden de ejecución de las
  interrupciones.

Edopena
14
Sistemas
Operativos
15
Procesos
Cambio de contexto

• Tipos de PSW

• ACTUAL
• NUEVO
• VIEJO

• Se guardará información
• Dirección siguiente instrucción.
• Tipos de interrupciones habilitadas.
• Tipos de interrupciones deshabilitadas.

Edopena
15
Sistemas
Operativos
16
Procesos
Cambio de contexto
PSW viejas
PSW nuevas
SVC
SVC
IN/OUT
IN/OUT
PSW actual
externas
externas
reinicio
reinicio
Intercambio de PSW durante proceso de interrupción
Verif. programa
Verif. programa
Verif. máquina
Verif. máquina
Edopena
16
Sistemas
Operativos
17
Procesos
El Núcleo del Sist. Op.

• EL NUCLEO DEL SISTEMA OPERATIVO.
• Pequeña parte del código del SO total, y es el
  que más se usa.
• Cualquier cosa que se haga con procesos son
  controladas por el NUCLEO.

Edopena
17
Sistemas
Operativos
18
Procesos
El Núcleo del Sist. Op.

• EL NUCLEO DEBE CONTENER LAS SIGUIENTES FUNCIONES
• Manejo de las Interrupciones.
• Creación y destrucción de los procesos.
• Cambio de estados de Proceso.
• Despacho.
• Sincronización de Procesos.
• Comunicación entre Procesos.

Edopena
18
Sistemas
Operativos
19
Procesos
El Núcleo del Sist. Op.

• EL NUCLEO DEBE CONTENER LAS SIGUIENTES FUNCIONES
• Manipulación de Bloques de Control de Procesos
  (PCB).
• Soporte de actividades de entrada y salida.
• Soporte de asignación y desasignación del
  almacenamiento.

Edopena
19
Sistemas
Operativos
Präsentation
20
Procesos
El Núcleo del Sist. Op.

• EL NUCLEO DEBE CONTENER LAS SIGUIENTES FUNCIONES
• Soporte del sistema de archivos.
• Soporte de funciones contables del sistema.
• Soporte del mecanismo de llamada y regreso al
  procedimiento.

Edopena
20
Sistemas
Operativos
Präsentation
21
Procesos
El Núcleo del Sist. Op.

• SISTEMA JERÁRQUICO DEL SISTEMA OPERATIVO.

Procesos usuario
Proceso S.O.
NUCLEO
Hardware
Edopena
21
Sistemas
Operativos
Präsentation
22
Procesos
El Núcleo del Sist. Op.
Observación 1
Existen otros diseños no jerárquicos donde el
núcleo se distribuye por los niveles de la
jerarquía.
Edopena
22
Sistemas
Operativos
Präsentation
23
Procesos
El concepto de procesos
Observación 2
Puede acotarse que la tendencia es agrupar al
núcleo en microcódigo, lo que lo hace más seguro
y rápido.
Edopena
23
Sistemas
Operativos
Präsentation
24
Procesos
HEBRAS (Threads)
Hebras (Threads)
Problema del Productor Consumidor.
Consumidor
Buffer
Productor
Edopena
24
Sistemas
Operativos
Präsentation
25
Procesos
HEBRAS (Threads)

• Si este problema se soluciona con dos procesos
  sus ventajas serían

• Modularidad.
• Disminución de tiempo de ejecución (mientras un
  proceso espero por I/O el otro puede realizar
  trabajo útil)
• Los procesos deben sincronizarse entre sí, y
  deben compartir el buffer.
• Los cambios de contexto son caros.

Edopena
25
Sistemas
Operativos
Präsentation
26
Procesos
HEBRAS (Threads)

• Alternativa threads o hebras o procesos
  livianos.

• Una hebra es un hilo de control dentro de un
  proceso.
• Un proceso tradicional tiene solo una hebra de
  control.
• Si usamos threads entonces podemos tener varias
  hebras dentro de un proceso.
• Cada hebra representa una actividad o unidad de
  computación dentro del proceso.

Edopena
26
Sistemas
Operativos
Präsentation
27
Procesos
HEBRAS (Threads)

• En muchos aspectos los procesos livianos son
  similares a los pesados comparten tiempo de CPU
  y a lo más un threads esta activo a la vez en un
  monoprocesador.
• Los procesos pesados son independientes y el SO
  los protege.
• Los procesos livianos dentro de uno pesado no
  son independientes (comparten recursos).

Edopena
27
Sistemas
Operativos
Präsentation
28
Procesos
El concepto de procesos

• Comparación de hebras con procesos

• Cambio de contexto entre hebras de un mismo
  proceso es mucho mas barato que cambio de
  contexto entre procesos (no incluye los registros
  y tablas asociadas a adm de memoria).
• La creación de threads tambien es mucho mas
  barata, ya que la información que se requiere
  para mantener un threads es mucho menos que un
  PCB.

Edopena
28
Sistemas
Operativos
Präsentation
29
Procesos
El concepto de procesos

• Comparación de hebras con procesos

• El espacio de direccionamiento compartido
  facilita la comunicación entre las hebras y el
  comportamiento de recursos.

Edopena
29
Sistemas
Operativos
Präsentation
30
Procesos
El concepto de procesos

• Implementación de hebras

• Existen librerías que permiten implementarlas
  dentro de procesos normales sin apoyo del SO.
• La planificación y manejo se hace dentro del
  proceso.
• La alternativa es que el propio SO provea
  servicios de hebras.

Edopena
30
Sistemas
Operativos
Präsentation
31
Procesos
El concepto de procesos

• Implementación de hebras

• Las ventajas de las librerías, es que los
  cambios de contexto entre hebras de un mismo
  proceso son extremadamente rápidos.
• La desventaja es que si una de las hebras hace
  una llamada bloqueante, el SO bloquea todo el
  proceso, aun cuando haya otras hebras listas para
  ejecutar.

Edopena
31
Sistemas
Operativos
Präsentation
32
Procesos
El concepto de procesos

• Usos

• Casos productores consumidores.
• Servidores. Cada hebra puede manejar una
  solicitud.

Edopena
32
Sistemas
Operativos
Präsentation
33
Procesos
El concepto de procesos

• Ejemplo

• Servidor de archivos. Recibe solicitudes para
  leer y escribir archivos en un disco. Para
  mejorar el rendimiento, el servidor mantiene un
  caché con los datos más recientemente usados, en
  la eventualidad que reciba algún requerimiento
  para leer esos datos, no es necesario accesar al
  disco.

Edopena
33
Sistemas
Operativos
Präsentation
34
Procesos
El concepto de procesos

• Ejemplo

• Cuando recibe una solicitud, se le asigna a un
  thread para que la atiuenda. Si ese thread se
  bloquea porque tuvo que accesar el disco, otros
  threads pueden seguir atendiendo otras
  solicitudes.
• La clave es que el buffer debe ser compartido
  por todos los threads, lo que no podría hacerse
  si se usa un proceso pesado para cada solicitud.

Edopena
34
Sistemas
Operativos
Präsentation
35
Procesos

• Próximo tópico
• COMUNICACIÓN DE PROCESOS

Edopena
35
Sistemas
Operativos
Präsentation