s.o. Administrador de Procesos

8/6/2019 s.o. Administrador de Procesos

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Administracin de Procesos

SISTEMAS OPERATIVOS


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Tabla de contenido

Kernel Descripcin y control de procesos

Descripcin de procesos

Control de procesos

Bloque de control de procesos

Modos de ejecucin


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KERNEL


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Estructura del Kern

El kernell est conformado por 5 grandes subsistemas.

El planificador de procesos (sched).

El administrador de memoria (mm).

El sistema del archivo virtual (vfs).

La interface de la red (net).

La comunicacin inter-procesos (ipc).


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Descomposicin Conceptual


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DESCRIPCION Y CONTROL

DE PROCESOS


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Requerimientos de un S.O en Procesos

Intercalar la ejecucin de un conjunto de procesos paramaximizar el uso del procesado para ofrecer tiempos de

respuesta razonables.

Asignar recursos a los procesos de conformidad a una

poltica especfica (ejemplo prioridades), evitando elinterbloqueo.

Soporte a la comunicacin entre procesos y la creacin

de procesos por parte del usuario.


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Proceso

Tambin son llamados tareas. Puede ser trazado:

Lista de la secuencia de instrucciones que ejecuta.

Los procesos llevan a cabo tareas en el sistema operativo.

Es un conjunto de instrucciones almacenados en el DD, seactivan cuando se les asigna un espacio de direcciones.

Es una entidad dinmica que cambia a medida que el

procesador ejecuta las instrucciones.

Un SO es multi-proceso, en el sentido que puedenejecutarse varios procesos a la vez.

Un SO es multi-proceso, en el sentido que puede correr en

una mquina con varios procesadores.


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Estado de un Proceso

Un proceso es una secuencia de instrucciones que sepuede ejecutar en paralelo con otra secuencia de

instrucciones.

El procesado ejecuta las instrucciones

Traza de un proceso.

El comportamiento de un proceso se se caracteriza por

el listado de la secuencia de instrucciones que se

ejecutan para dicho proceso. El comportamiento del procesador se puede caracterizar

mostrando la forma en que se intercalan las trazas de

dichos procesos.


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Ejemplo de Procesos en Memoria

No hay memoria virtual Tres programas cargados

en memoria.

Cada proceso representa

a un programa. Existe un programa que

asigna el procesador de

un proceso a otro.

Cada proceso tiene untiempo de ejecucin

luego de lo cual ingresa

el siguiente proceso


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Traza de los tres procesos

Invocacin

a E/S


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Traza de tres

procesos

100 direccin de inicio

para el programa

distribuidor (dispatcher)

Las reas sombreadasindican ejecucin del

proceso dispatcher.

La primera y tercera

columna cuenta el ciclo

de instruccin

La segunda y cuartacolumna muestra la

direccin de la que se

est ejecutando.


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ESTAD

OSD

E UN PROCESO


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Modelo de Procesos con Dos Estados

El SO controla la ejecucin de los procesos (se necesitasaber en qu estado se encuentra cada uno).

Cada proceso puede tener dos estados:

En ejecucin.

No en ejecucin. Abajo se presenta el diagrama de transicin de estados.


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Cola de procesos (2 estados)


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Creacin de Procesos

1. Nuevo trabajo por lotes. Creacin de un nuevo trabajo.

2. Un nuevo usuario. El usuario entra al sistema iterativo.

3. Creado por el SO para dar un servicio. Ejemplo unaimpresin.

4. El proceso crea otro proceso.


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Terminacin de Procesos

Instruccin Halt incluidaen la tarea (bach).

Solicitado por el usuario

(salir de sesin).

Terminacin normal. Salir del programa.

Terminacin del padre.

Solicitud del padre.

Tiempo lmite excedido. No hay memoria

disponible.

Violacin de lmites.

Error de proteccin Error aritmtico

Fallo de E/S (mximo deintentos)

Instruccin invalidad. Instruccin priviligeada.

Violacin de memoria.


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Necesidad de nuevos estados

No corriendo Preparado para ser ejecutado.

Bloqueado

Esperando por E/S

El despachador (dispatcher) puede no seleccionar el

proceso que est en la cola ms tiempo por que puede

estar bloqueado


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Modelo de Procesos con 5 Estados


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Modelo de Procesos con 5 Estados

Corriendo (Running). Proceso en ejecucin. Preparado (Ready). Preparado para ser ejecutado,

cuando se le de la oportunidad.

Bloqueado (Blocked). Esperan hasta que ocurra un

evento o suceso. Nuevo (New). Proceso nuevo pero no admitido por el

sistema

Terminado (Exit). Proceso excluido por el sistema, pero

terminado


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Usando dos colas


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Varias de colas de bloqueados


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Procesos Suspendidos

El modelo planteado de tres estados (listo, ejecucin ybloqueado) ayuda mucho, pero no es suficiente.

Dado que para que un proceso se ejecute debe ser

cargado en memoria completamente.

Por lo que sera conveniente suspenderlos: El procesador es ms rpido que la E/S as que todos

los procesos tendran que esperar la E/S.

Intercambiar esos procesos al disco para liberar ms

memoria. Dos nuevos estados:

Bloqueado - suspendido.

Listo - suspendido.


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Un estado suspendido


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Dos estados suspendidos


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Razones para suspender procesos

Intercambio (swapping). El SO necesita liberar suficiente memoria RAM para cargar un

nuevo proceso.

Otra razon del SO.

El SO puede un proceso que se sospecha causa un problema.

Solicitud del usuario.

Por tiempo.

Se ejecuta con cierta frecuencia, entonces mientras no se usa

se suspende.

Solicitud del proceso padre. El padre desea suspenderlo para examinar o modificar el

proceso o para coordinar con otros procesos.


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DESCRIPCION DE PROCESO


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En un entorno multiprogramado muchos procesosrequieren y estn haciendo uso de recursos.

Qu informacin necesita el SO para controlar los

procesos y administrar los recursos?

Descripcin de Proceso


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Estructuras de Control del SO

Para administrartodo lo que pasa

en el sistema el

SO construye y

mantiene tablas

de informacin

de cada entidad

que est

administrando.


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Tablas de Memoria

Se utiliza para administrar la memoria virtual y lamemoria real.

Asignacin de memoria principal a los procesos.

Asignacin de memoria secundaria a los procesos.

Atributos de proteccin para acceso a regiones dememoria compartida.

Informacin necesaria para administrar la memoria

virtual.


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Tablas de E/S

Se utiliza para administrar los dispositivos y canalesDES:

Estado del DES: disponible o asignado.

Estado de una operacin con el DES.

Ubicacin en la memoria principal que ha sido usadacomo fuente o destino de una operacin de E/S


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Tabla de Archivos

Existencia de archivos. Ubicacin en la memoria secundaria.

Estado actual

Atributos.

A veces esta informacin es mantenida por elsistema de administracin de archivos (file-

management system).


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Tabla de Procesos

Permite administrar la informacin de cada proceso Donde est ubicado - proceso en memoria

- imagen del proceso

Atributos necesarios para este administrador. Process ID

Process state

Location in memory


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Estructuras de Control

Para que el SO administre los proceso debe de conocer:

Ubicacin de proceso.

Atributos.


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Ubicacin de los Procesos

Proceso

Imagen

del

Proceso

Memoria RAM

BCP

Programas

Programas

Programas

Variables locales Variables globales

Constantes

Pila

Variables locales

Variables globales

Constantes

Pila

Variables locales

Variables globales

Constantes

Pila

user


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Atributos

Bloque de Control de Proceso: Identificacin del proceso.

Identificadores

Informacin del estado del procesador. Registros Visibles para el usuario.

Registro de control y de estado

Punteros de pila

Informacin de control del proceso. Informacin de planificacin y de estado

Estructuracin de datos

Comunicacin entre procesos

Privilegios de los procesos

Gestin de memoria

Propiedad de los recursos y utilizacin


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BLOQUE DE CONTROL DE

PROCESO


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Identificacin del proceso

Identifiers Identificador del proceso

Identificador del proceso que cre a este proceso

(padre)

Identificador del usuario.


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Informacin del estado del procesador

Registros Visibles al usuario Un registro visible para el usuario es aquel que puede hacerse

referencia por medio de un lenguaje de mquina que ejecuta el

procesador.

Normalmente, existen entre 8 a 32 de estos registros, aunque

algunas implementaciones RISC tienen ms de 100. Registros de Control y de Estado.

Son registros del procesador para controlar su funcionamiento:

Contador de programa. Siguiente instruccin.

Cdigos de condicin. Resultado de la operacin aritmtica ms

reciente (signo, cero, acarreo, igual, desbordamiento)

Informacin de estado. Habilitacin e inhabilitacin de

interrupciones y el modo de ejecucin.

PSW. Palabra de estado de programa. Cdigos de condicin.


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Palabra de estado de programa (PSW)

La PSW o condicin de programa almacena informacinpertinente sobre el programa que este ejecutndose.

Cdigos de condicin.

Indicadores de habilitacin de traps

Nivel de prioridad de interrupciones

Modo previo

Modo actual

Pila de interrupciones

Primera parte hecha (donde se qued)

Traza pendiente (debug)


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Informacin del estado del procesador

Punteros de Pila. Cada proceso tiene una o ms pilas FIFO del sistema

asociadas.

Las pilas se utilizan para almacenar los parmetros y las

direcciones de retorno de los procedimientos y de las llamadas

al sistema. El puntero de pila siempre apunta a la cima de la pila.


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Informacin del control del procesador

Informacin de Planificacin y de Estado Esta es la informacin que se necesita por el SO para ejecutar

sus funciones de planificador:

Estado del proceso. Define la disposicin del proceso para serplanificado para ejecutar (en ejecucin, listo, esperando,suspendido)

Prioridad. Se puede usar con uno o ms campos para describirla prioridad de planificacin de los procesos. (pueden seromisin, actual, la ms alta permitida)

Informacin de planificacin. Depende del algoritmo deplanificacin utilizado (tiempo de espera, tiempo de ejecucin)

Eventos. Identidad del evento que el proceso esta esperandoantes de reanudarse.


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Estructuracin de datos Un proceso puede estar enlazado con otros procesos en una

cola, un anillo o alguna otra estructura.

Por ejemplo todos los procesos que estn en estado de esperade un nivel determinado de prioridad pueden estar enlazados enuna cola.

Un proceso puede mostrar una relacin padre-hijo (creador-creado) con otro proceso.

El BCP puede contener punteros a otros proceso para darsoporte a estas estructuras.

Comunicacin entre procesos.

Puede haber varios indicadores, seales y mensajes asociadoscon la comunicacin entre dos procesos independientes.

Una parte de esta informacin o toda ella se puede guardar enel BCP


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Privilegios de los proceso. A los procesos se les otorgan privilegios en trminos de la

memoria a la que pueden acceder y el tipo de instrucciones quepueden ejecutar. Adems, tabin se pueden aplicar privilegios aluso de los servicios y utilidades del sistema.

Gestin de memoria. Esta seccin puede incluir punteros a las tables de pginas y/o

segmentos que describen la memoria virtual asignada.

Propiedad de los recurso y utilizacin. Se pueden incluir los recurso controlados por el proceso, tales

como los archivos abiertos.

Puede ser el histrico de la utilizacin del procesador o de otrosrecursos.

Informacin necesaria para el planificador.


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Imagen de un proceso en Memoria


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CONTROL DE PROCESOS


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Modos de Ejecucin

Se divide en dos modos para proteger al SO y sustablas de ser modificadas por el usuario.

Modo usuario

Modo de menor privilegio. Los programas de usuario se ejecutan en este modo

Modo sistema, modo control o modo kernel

Modo ms privilegiado.

Kernel del SO


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Creacin de Procesos

Cada vez que el SO crea un proceso se procede de lasiguiente manera:

Asignar un nico identificador del proceso.

Asignar espacio para el proceso. Elementos de la

imagen del proceso. Espacio de direcciones privado,de la pila

Inicializar el BCP.

Establecer los enlaces apropiados. Colocarlo en la

lista de procesos listos o suspendidos.

Crear otras estructuras de control.


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Cundo cambiar un proceso?

Interrupcin del reloj. Se le acab el tiempo mximo de ejecucin permitido.

Interrupcin de E/S. Inicio de E/S o fin de E/S

Fallo de memoria.

Cuando existe un fallo de pgina (pgina que no est enmemoria)

Cepos (Trap) Determina si el error es fatal.

Se puede terminar el proceso, reanudar o suspenderlo

Llamada del Supervisor Cuando un programa llama al SO para ejecutar un proceso

Ejemplo abrir un archivo.


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Cambio de contexto

Se ejecuta cada vez que el procesador cambia deproceso a ser ejecutado. El procesador hace lo

siguiente:

Salva el contexto del programa que se est ejecutando

(contador de programa y otros registros).

Modifica el BCP del proceso que se est ejecutando.

Mueve el BCP de la cola apropiada (preparada, bloqueada)

Selecciona otro proceso para su ejecucin.

Asigna al contador de programa el valor de la direccin de

comienzo del siguiente programa.

El contexto corresponde al PSW, que es parte del BCP


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Cambio de contexto

Salvar el contexto del procesador. Actualizar el BCP actual.

en ejecucin otro estado

Mover el BCP a la cola apropiada (otro estado)

Seleccionar otro proceso para su ejecucin.

Actualizar el BCP del nuevo

otro estado en ejecucin

Actualizar la estructuras de datos de gestin dememoria. (registros base)

Restaurar el contexto del procesador a cmo lo dejo enel momento en que fue seleccionado la ltima vez,cargando los valores previos del contador de programa yotros registros


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