El Núcleo y los Procesos

El núcleo es un conjunto de rutinas cuya misión es gestionar el procesador, la memoria, la E/S y el resto de recursos disponibles en la instalación.

La entidad básica de trabajo en los sistemas operativos actuales es el proceso.

Procesos

Un proceso es un programa en ejecución junto con su entorno asociado (registros, variables, etc.).

PROCESO = PROGRAMA + DATOS + RECURSOS + ESTADO

El PCB

El sistema operativo debe tener recursos y herramientas a su alcance para poder controlar de manera eficiente los procesos que se están ejecutando, por si es necesario suspender de manera temporal su ejecución o si procede reanudarla de nuevo.

La manera de controlar todo esto en el sistema operativo es mediante una tabla de datos (el PCB – Bloque de Control de Proceso), cuyos registros hacen referencia a cada uno de los procesos que se están ejecutando.

En el PCB se guarda información relevante sobre los procesos como:

• Estados de los procesos (estado actual, estado de los registros HW, modo de ejecución, etc.).
• Estadísticas de tiempo y ocupación de recursos.
• Ocupación de memoria interna y externa para gestión del intercambio (Swapping).
• Recursos en uso / Archivos en uso / Privilegios / Etc.

El PCB se ubica en memoria central, o en disco y se accede a él cuando hace falta su actualización o su consulta. Existe un Bloque de Control de Sistema (SCB) que es el equivalente del PCB pero para el sistema operativo.

Estados de los Procesos

Activos

• Ejecución: (orden de ejecución, entrada en la cola de preparados).
• Bloqueado: un proceso en ejecución solicita una operación a un dispositivo externo.
• Preparado: Orden de ejecución, paso a la cola de preparados. Si finaliza la operación de E/S que bloqueó el proceso. Si está en ejecución y aparece una interrupción. Activación.

Inactivos

• Suspendido bloqueado: Si un proceso está bloqueado y el sistema operativo recibe la orden de suspenderlo.
• Suspendido preparado:
  • Suspensión de un proceso preparado.
  • Suspensión de un proceso en ejecución.
  • Desbloqueo de un proceso suspendido bloqueado.

Operaciones sobre Procesos

• Crear el proceso.
  • Jerárquica: Cada proceso que se crea es hijo de un proceso (padre) y hereda el entorno asociado del padre.
  • No jerárquica: Cada proceso creado por otro proceso se ejecuta de manera independiente de su creador con un entorno diferente (no se usa en los sistemas operativos actuales).
• Destruir un proceso: Destrucción de su PCB de la tabla por el sistema operativo.
• Suspender un proceso.
• Reanudar un proceso.
• Cambiar la prioridad de un proceso.
• Temporizar la ejecución de un proceso (carga periódica).
• Despertar un proceso.

Prioridades

• Asignadas por el sistema operativo: Asignadas en el momento de comenzar la ejecución y depende fundamentalmente de los privilegios de su propietario y el modo de ejecución.
• Asignadas por el propietario.

Otra clasificación, dependiendo de si la prioridad asignada, en un principio, cambia o no:

• Estáticas.
• Dinámicas.

Tipos de Procesos

Según su uso, se pueden clasificar en:

• Reutilizables: (Los programas de usuario normales).
• Reentrantes.

Otra clasificación, dependiendo de su capacidad para tomar el control del procesador sería:

• Apropiativo: Son aquellos que una vez asumen el control del recurso asignado, no permite que nadie tenga acceso al mismo hasta que han finalizado su trabajo.
• No Apropiativo.

Excepciones

A lo largo de la ejecución de un proceso, pueden aparecer una serie de irregularidades o fallos que de alguna manera el sistema operativo debe de ser capaz de controlar como:

• Fallo HW.
• Fallo SW.
• E/S incorrecta.
• Eventos anómalos.

Para atender este tipo de eventos el sistema operativo cuenta con los llamados gestores de excepciones. Estas según su gravedad se pueden clasificar en:

• Catastróficas: Imposibilitan el funcionamiento normal del sistema y no hay modo de recuperarlo.
• No recuperables: No afectan al sistema, pero evitan que el proceso continúe ejecutándose.
• Recuperables: Son los que con ciertos ajustes permiten que el proceso continúe con su ejecución normal.

Planificación del Procesador

Introducción / Objetivos / Criterios / Medidas / Algoritmos de Planificación

• Primero en llegar, primero en ser servido (FCFS).
• Round – Robin (RR).
• El siguiente proceso, el más corto (SJN).
• El siguiente proceso, el de tiempo restante más corto (SRT).
• Prioridad.
• Próximo, el de más alto índice de respuesta (HRN).
• Colas múltiples.
• Colas múltiples con retroalimentación.

• La Multiprogramación trajo consigo un gran problema para el procesador: había muchos procesos ejecutándose a la vez.
• Se hacía necesario introducir algún mecanismo que dotara de coherencia la gestión de los mismos.
• La respuesta a este problema fue la implementación de políticas y mecanismos de gestión del procesador.