CONCURRENCIA Y SECUENCIALIDAD

CONCURRENCIA Y SECUENCIALIDAD

•Los procesos son concurrentes si existen simultáneamente. Los procesos concurrentes pueden funcionar en forma totalmente independiente unos de otros, o pueden ser asíncronos, lo cual significa que en ocasiones requieren cierta sincronización o cooperación.

•Cuando dos o mas procesos llegan al mismo tiempo a ejecutarse, se dice que se ha presentado una concurrencia de procesos. 

modelos de computadora en los que se puede pueden ejecutar procesos concurrentes:

•Multiprogramación con un único procesador.

•En este modelo todos los procesos concurrentes ejecutan sobre un único procesador. El sistema operativo se encarga de ir repartiendo el tiempo del procesador entre los distintos procesos, intercalando la ejecución de los mismos para dar así una apariencia de ejecución simultanea.

• Multiprocesador.

•Un multiprocesador es una maquina formada por un conjunto de procesadores que comparten memoria principal.

• Multicomputadora.

•Una multicomputadora es una maquina de memoria distribuida, en contraposición con el multiprocesador que es de memoria compartida. 

OBJETIVOS:

El objetivo principal de la planificación es optimizar el rendimiento del sistema y proporcionar un buen servicio a todos los procesos que se encuentren en el. En general, la planificación trata de cubrir los siguientes objetivos:

 Justicia.

Máxima capacidad de ejecución.

Máximo numero de usuarios interactivos.

 Predecibilidad

Minimización de la sobrecarga.

Equilibrio en el uso de recursos

Seguridad de las prioridades.

Evitar la postergación indefinida. 

TECNICAS DE ADMINISTRACION DEL PLANIFICADOR:

Los algoritmos (técnicas) tienen distintas propiedades según los criterios en los que se basen para su construcción, lo cual se refleja en qué tipo de procesos se puede ver favorecido frente a otro en la disputa del procesador. Antes de realizar la elección de un algoritmo se debe considerar las propiedades de estos frente al criterio de diseño elegido. Algunos de estos son:

EFICACIA

RENDIMIENTO

TIEMPO DE RETORNO O REGRESO

TIEMPO DE ESPERA

TIEMPO DE RESPUESTA A UN EVENTO

ADMINISTRACIÓN DE ENTRADA/SALIDA

Administración

Entrada/salida

DISPOSITIVOS DE E/ S:

Se denomina periféricos a los aparatos o dispositivos auxiliares e independientes conectados a la unidad central de procesamiento de una computadora.

Se consideran periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales la computadora se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal.

Se pueden clasificar en dos grandes categorías:

Dispositivos de bloques: dispositivos que almacenan la información en bloques de tamaño fijo (discos)

Dispositivos de caracteres: maneja la información mediante un flujo de caracteres sin estructurarlos en bloques (mouse, teclado, impresora).

Todos los dispositivos de E/S se pueden agrupar en tres grandes grupos:

Dispositivos de interfaz de usuario. Se llama así a los dispositivos que permiten la comunicación entre los usuarios y la computadora. Dentro de este grupo se incluyen todos los dispositivos que sirven para proporcionar interfaz con el usuario, tanto para entrada (ratón, teclado, etc.) como para salida (impresoras, pantalla, etc.). Existen periféricos menos habituales, pero más sofisticados, tales como un escáner, lectores de huella digital, lectores de cinta magnética, instrumentos musicales digitales (MIDI), etc.

Dispositivos de almacenamiento. Se usan para proporcionar almacenamiento no volátil de datos y memoria. Su función primordial es abastecer de datos y almacenamiento a los programas que se ejecutan en la UCP. Según su capacidad y la inmediatez con que se puede acceder a los datos almacenados en estos dispositivos, se pueden dividir en almacenamiento secundario (discos y disquetes) y terciario (cintas).

Dispositivos de comunicaciones. Permiten conectar a la computadora con otras computadoras a través de una red. Los dos tipos de dispositivos más importantes de esta clase son los módem, para comunicación vía red telefónica, y las tarjetas de interfaz a la red, para conectar la computadora a una red de área local.

Los controladores de dispositivo se suelen agrupar en alguna de las siguientes categorías o clases:

Adaptadores de audio (tarjetas de sonido).

Dispositivos de comunicación (infrarrojos, módems, etc).

Dispositivos de visualización; pantallas (displays).

Teclados.

Ratón (“mouse” y otros señaladores gráficos).

Dispositivos multimedia.

Dispositivos de Red.

Impresoras.

Almacenamiento

Algunos dispositivos de entrada y salida:

Entrada:

Teclado

Ratón

Joystick

Lápiz óptico

Micrófono

Webcam

Escáner

Escáner de código de barras

Salida:

Monitor

Altavoz

Auriculares

Impresora

Plotter

Proyector

Entrada/salida (mixtos):

Unidades de almacenamiento: CD,DVD,

Blu-ray, Memory cards, Disco Duro Externo,

 Disco duro, Pendrive USB.

Módem

Router

Pantalla táctil

Tarjeta de red

ADMINISTRACIÓN DE MEMORIA

POLITICA Y FILOSOFIA

FILOSOFIA:

La memoria principal puede ser considerada como un arreglo lineal de localidades de almacenamiento de un byte de tamaño. Cada localidad de almacenamiento tiene asignada una dirección que la identifica.

Una de las funciones básicas que debe implementar un SO es la Administración de la Memoria para tener un control sobre los lugares donde están almacenados los procesos y datos que actualmente se están utilizando.

Sea cual sea es esquema de organización del almacenamiento que se adopte para un sistema específico, es necesario decidir que estrategias se deben utilizar para obtener un rendimiento óptimo .las estrategias de administración del almacenamiento determinan el comportamiento de la administración de memoria cuando se siguen ciertas políticas.

POLITICA:

FIFO: Los procesos se despachan de acuerdo a su tiempo de llega a la cola de procesos listos, si un proceso llega al procesador sale hasta que termine. La política FIFO actualmente no se usa como el esquema principal de un sistema, pero si por ejemplo cuando se usa una política de prioridades y hay procesos con la misma prioridad, a estos se les podría aplicar FIFO.

Round Robin: Los procesos se despachan en la forma que lo hace el FIFO, pero se les asigna una cantidad limitada de tiempo (CUANTUM) en el procesador, si no termina en ese lapso se manda al final de la lista de procesos listos.

SJF (Shortest job first - Prioridad del trabajo mas corto): Se ejecuta primero el proceso en espera que tiene el menor tiempo estimado. SJF favorece a los procesos cortos, ya que los largos podrían llegar a rezagarse mucho tiempo e incluso nunca ejecutarse.

memoria REAL

La memoria real o principal es en donde son ejecutados los programas y procesos de una computadora y es el espacio real que existe en memoria para que se ejecuten los procesos. 

La organización y administración de la “memoria principal”, “memoria primaria” o “memoria real” de un sistema ha sido y es uno de los factores mas importantes en el diseño de los SO.
   Los términos “memoria” y “almacenamiento” se consideran equivalentes.   Los programas y datos deben estar en el almacenamiento principal  para:

ORGANIZACIÓN de la memoria virtual:

La memoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una máquina. Esta ilusión permite que los programas se hagan sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física.

La memoria virtual también simplifica la carga del programa para su ejecución llamado reubicación, este procedimiento permite que el mismo programa se ejecute en cualquier posición de la memoria física.

Segmentación:
La segmentación permite al programador contemplar la memoria como si constara de varios espacios de direcciones o segmentos. Los segmentos pueden ser de distintos tamaños, incluso de forma dinámica. Las referencias a la memoria constan de una dirección de la forma (número de segmento, desplazamiento).

Agnación y Segmentación:

La paginación y la segmentación puras son métodos de manejo de memoria bastante efectivos, aunque la mayoría de los sistemas operativos modernos implantan esquemas combinados, es decir, combinan la paginación y la segmentación.

La idea de combinar estos esquemas se debe a que de esta forma se aprovechan los conceptos de la división lógica de los programas (segmentos) con la granularidad de las páginas. De esta forma, un proceso estará repartido en la memoria real en pequeñas unidades (paginas) cuya liga son los segmentos. También es factible así el compartir segmentos a medida que las partes necesitadas de los mismos se van reverenciando (paginas).

Administración de Memoria Virtual

La clave del concepto de memoria (almacenamiento) virtual esta en la disociación:

De las direcciones a las que hace referencia un programa.

De las direcciones disponibles en la memoria real (almacenamiento primario).

Mientras el proceso se ejecuta con sus páginas actuales, el sistema carga las demás páginas que estarán disponibles cuando las requiera el proceso.

El S. O. intenta predecir las páginas que un proceso va a necesitar y a continuación precarga estas páginas cuando hay espacio disponible Mientras el proceso ejecuta sus páginas actuales, el sistema carga páginas nuevas que estarán disponibles cuando el proceso las pida, debido a ello, el tiempo de ejecución de un proceso se puede reducir.

PROCESOS EN LOS SISTEMAS OPERATIVOS

CONSEPTO:

Un proceso no es mas que un programa en ejecución, e incluye los valores actuales del contador de programa, los registros y las variables. Conceptualmente cada unos de estos procesos tiene su propia CPU virtual. Desde luego, en la realidad la verdadera CPU conmuta de un proceso a otro. Un proceso es un concepto manejado por el sistema operativo que consiste en el conjunto formado por: Las instrucciones de un programa destinadas a ser ejecutadas por el microprocesador.

Programas.- Colección de instrucciones que el procesador interpreta y ejecuta, se almacenan en sistemas no

volátiles necesitando ser cargados en memoria principal para poder ser ejecutados, se considera un ente

estático.

Procesos.-Programa en ejecución, el sistema operativo les asigna recursos, Se consideran un ente dinámico.

El proceso es una abstracción creada por el SO, que se compone de:

Código de Programa: sección texto

Contexto de Ejecución: PC, registros del procesador y una pila para invocación de procedimientos

Sección de Datos, que contiene variables globales

Recursos del sistema.

Características:

Permite modularizar y aislar errores de programas durante su ejecución

Soporta concurrencia de actividades, lo que permite un mejor aprovechamiento de los recursos

Denominaremos como procesos tanto a los trabajos (jobs) en sistemas de lotes, como a las tareas (task)en sistemas de tiempo compartido.

Modelo:

La diferencia entre un programa (conjunto de instrucciones) y un proceso (instrucciones ejecutándose) es obvia y crucial para entender el funcionamiento de los SO.

ESTADOS:

El estado de un proceso puede plasmarse como un grafico el cual asemeja una maquina virtual, así  por ejemplo sea la siguiente figura que especifica el estatus de un proceso:

TRANCICIONES:

Nuevo–>Listo

Al crearse un proceso pasa inmediatamente al estado listo.

Listo–>Ejecutando

En el estado de listo, el proceso solo espera para que se le asigne un procesador para ejecutar.

Ejecutando–>Listo

Ante una interrupción que se generé, el proceso puede perder el recurso procesador y pasar al estado de listo

Ejecutando–>Bloqueado

A medida que el proceso ejecuta instrucciones realiza pedidos en distintos componentes (ej.: genera un pedido de E/S).

Bloqueado–>Listo

Una vez que ocurre el evento que el proceso estaba esperando en la cola de espera, el proceso es puesto nuevamente en la cola de procesos listos.

Ejecutando->Terminado

Cuando el proceso ejecuta su última instrucción pasa al estado terminado.

Procesos Ligeros (Hilos o Hebras):

El concepto de proceso es más complejo y sutil que el presentado hasta ahora. Engloba dos conceptos separados y potencialmente independientes: uno relativo a la propiedad de recursos y otro que hace referencia a la ejecución.

Unidad que posee recursos: A un proceso se le asigna un espacio de memoria y, de tanto en tanto, se le puede asignar otros recursos como dispositivos de E/S o ficheros.

Unidad a la que se le asigna el procesador: Un proceso es un flujo de ejecución (una traza) a través de uno o más programas. Esta ejecución se entremezcla con la de otros procesos. De tal forma, que un proceso tiene un estado (en ejecución, listo, etc).

TODOS LOS PROCESOS LIGEROS DE UN MISMO PROCESO COMPARTEN LA INFORMACIÓN DEL MISMO. EN CONCRETO, COMPARTEN:

•       Espacio de memoria.

•       Variables globales.

•       Archivos abiertos.

•       Procesos hijos.

•       Temporizadores.

•       Señales y semáforos.

•       Contabilidad.