2.6 Técnicas de Administración del Planificador.

Planificació a plazo fijo.

 En la planificación a plazo fijo, ciertos trabajos se planifican para ser terminados en un periodo específico. Estos trabajos tienen un alto valor si se entregan a tiempo y pueden carecer  de valor si se entregan después del límite. La planificación a plazo fijo es compleja por muchas razones:
* Los usuarios deben proporcionar por adelantado y en forma precisa las necesidades    de  recursos de su trabajo. Tal información rara vez está disponible.
* El sistema debe ejecutar el programa de plazo fijo sin una severa degradación de servicio  para los otros usuarios.
* El sistema debe planificar cuidadosamente las necesidades de recursos permitiendo un libre tránsito del plazo fijo. Esto puede ser difícil debido a la llegada de programas nuevos con demandas impredecibles.
* Si se activan muchos trabajos de plazo fijo, la planificación puede llegar a ser tan compleja que necesite métodos de optimización sofisticados para asegurar que el plazo fijo se cumpla.
* El manejo intenso de recursos requeridos por la planificación de plazo fijo puede generar una sobrecarga sustancial.
http://eduadis.itlapiedad.edu.mx/~hocegueras/so1/so1_417.html
FIFO

Planificación  Primero   en  llegar - Primero  en  Salir (FIFO).
 Es la disciplina más simple, figura # 42. Los procedimientos son despachados de acuerdo al orden de llegada a la cola de listos. Una vez que un proceso tiene el CPU, se ejecuta hasta su terminación. Esta planificación es No apropiativa; es justa en el sentido formal, pero algo injusta porque los grandes procesos hacen esperar a trabajos pequeños y,  los trabajos sin importancia hacen esperar a los trabajos importantes.
 Planificación primero en llegar primero en salir.
La Planificación FIFO ofrece una varianza en tiempo de respuesta relativamente pequeña y es, por tanto, más predecible que otros esquemas; no es un esquema útil en la planificación de procesos interactivos porque no garantiza buenos tiempos de respuesta.
FIFO (Firs In First Out).-

Asocia a cada página el tiempo en que fue cargada en memoria. Cuando debe reemplazar una página, se selecciona la que hace mas tiempo que esta en memoria. También se puede implementar mediante la utilización de una lista. Se reemplazan las páginas de la cabeza y se agregan al final.
Planificación del Primero en Entrar Primero en Salir (FIFO)
Es muy simple, los procesos se despachan de acuerdo con su tiempo de llegada a la cola de listos.
Una vez que el proceso obtiene la cpu, se ejecuta hasta terminar, ya que es una disciplina “no apropiativa”.
Puede ocasionar que procesos largos hagan esperar a procesos cortos y que procesos no importantes hagan esperar a procesos importantes.
Es más predecible que otros esquemas.
No puede garantizar buenos tiempos de respuesta interactivos.
Suele utilizarse integrado a otros esquemas, por ejemplo, de la siguiente manera:
• Los procesos se despachan con algún esquema de prioridad.
• Los procesos con igual prioridad se despachan “FIFO”.
SCHED_FIFO: Planificación FIFO (1º en entrar, 1º en salir).
SCHED_FIFO sólo puede emplearse con prioridades estáticas mayores que 0, lo que significa que cuando un proceso SCHED_FIFO se convierte en ejecutable, siempre prevalecerá inmediatamente sobre cualquier otro proceso normal SCHED_OTHER ejecutándose. SCHED_FIFO es un simple algoritmo de planificación sin rodajas de tiempo. Para procesos planificados bajo la política SCHED_FIFO, se aplican las siguientes reglas: Un proceso SCHED_FIFO que ha sido apropiado por otro proceso de mayor prioridad permanecerá en la cabeza de la lista para su prioridad y reanudará su ejecución tan pronto como todos los procesos de prioridad más alta se bloqueen de nuevo. Cuando un proceso SCHED_FIFO llegue a ser ejecutable, se insertará al final de la lista para su prioridad. Una llamada a sched_setscheduler o a sched_setparam pondrá el proceso SCHED_FIFO identificado por pid al final de la lista si era ejecutable. Un proceso que llame a sched_yield será colocado al final de la lista. Ningún otro suceso moverá un proceso planificado bajo la política SCHED_FIFO en la lista de espera de procesos ejecutables con igual prioridad estática. Un proceso SCHED_FIFO se ejecuta hasta que es bloqueado por una petición de E/S, hasta que sea apropiado por un proceso de más alta prioridad, o hasta que llame a sched_yield.
http://www.hispafuentes.com/hf-doc/man/man2/sched_setscheduler.2.html
2.12.2 SJF
Planificación del trabajo más corto (SJF).
 La disciplina del trabajo más corto primero es NO apropiativa y en ella el trabajo o proceso con tiempo estimado de ejecución hasta terminación más corto, es el siguiente en ser ejecutado. El SJF reduce el tiempo de espera de los procesos, sin embargo, tiene una varianza mayor (es decir, es menos predecible) que en FIFO, sobre todo para los trabajos largos.
 SJF favorece a los procesos cortos a costa de los procesos largos. Además, selecciona los trabajos que serán atendidos y que dejarán el sistema lo antes posible. Esto último traduce en listas de espera cortas. El SJF es NO apropiativo por lo que resulta de poca utilidad en ambientes de tiempo compartido.
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Planificación del Trabajo Más Corto Primero (SJF)
Es una disciplina no apropiativa y por lo tanto no recomendable en ambientes de tiempo compartido.
El proceso en espera con el menor tiempo estimado de ejecución hasta su terminación es el siguiente en ejecutarse.
Los tiempos promedio de espera son menores que con “FIFO”.
Los tiempos de espera son menos predecibles que en “FIFO”.
Favorece a los procesos cortos en detrimento de los largos.
Tiende a reducir el número de procesos en espera y el número de procesos que esperan detrás de procesos largos.
Requiere un conocimiento preciso del tiempo de ejecución de un proceso, lo que generalmente se desconoce.
Se pueden estimar los tiempos en base a series de valores anteriores.
Planificación del Tiempo Restante Más Corto (SRT)
Es la contraparte apropiativa del SJF.
Es útil en sistemas de tiempo compartido.
El proceso con el tiempo estimado de ejecución menor para …nalizar es el siguiente en ser ejecutado.
Un proceso en ejecución puede ser apropiado por un nuevo proceso con un tiempo estimado de ejecución menor.
Tiene mayor sobrecarga que la planificación SJF.
Debe mantener un registro del tiempo de servicio transcurrido del proceso en ejecución, lo que aumenta la sobrecarga.
Los trabajos largos tienen un promedio y una varianza de los tiempos de espera aún mayor que en SJF.
La apropiación de un proceso a punto de terminar por otro de menor duración recién llegado podría significar un mayor tiempo de cambio de contexto (administración del procesador) que el tiempo de finalización del primero.
Al diseñarse los Sistemas Operativos se debe considerar cuidadosamente la sobrecarga de los mecanismos de administración de recursos comparándola con los beneficios esperados.
Planificación el Siguiente con Relación de Respuesta Máxima (HRN)
Corrige algunas de las debilidades del SJF, tales como el exceso de perjuicio hacia los procesos (trabajos) largos y el exceso de favoritismo hacia los nuevos trabajos cortos.
Es una disciplina no apropiativa.
La prioridad de cada proceso está en función no sólo del tiempo de servicio del trabajo, sino que también influye la cantidad de tiempo que el trabajo ha estado esperando ser servido.
Cuando un proceso ha obtenido la cpu, corre hasta terminar.
Las prioridades, que son dinámicas, se calculan según la siguiente fórmula, donde pr es la “prioridad”, te es el “tiempo de espera” y ts es el “tiempo de servicio”:
Planificación del tiempo restante más corto primero (SRT).
 La SRT es apropiativa, en ella el proceso con el tiempo estimado de ejecución menor para llegar a su terminación es el siguiente en ser ejecutado, incluyendo las nuevas llegadas. En la disciplina SJF, una vez que el trabajo comienza su ejecución sigue hasta que termina. En SRT, un proceso en ejecución puede ser apropiado por un nuevo proceso con n tiempo estimado de ejecución menor.
 La SRT tiene una sobrecarga mayor que la SJF. Debe mantener un registro del tiempo de servicio transcurrido del trabajo en ejecución y debe controlar las apropiaciones ocasionales.


Planificación  el  siguiente con relación  de respuesta  máxima (HRT).

 Brinch Hansen (1971) desarrolló la estrategia el siguiente con relación de respuesta máxima (HRT), que corrige algunas de las debilidades de SJF, en especial el favoritismo por los tamaños pequeños. La HRT es una disciplina de planificación NO apropiativa en la cual la prioridad de cada trabajo está en función, no sólo del tiempo de servicio del trabajo, sino del tiempo que un proceso ha estado esperando a ser servido, Una vez que un trabajo obtiene el CPU,  se ejecuta hasta su terminación. Las prioridades dinámicas en HRT se calculan según la fórmula
Tiempo de espera  +  Tiempo de servicio
        Prioridad  = 
Tiempo de servicio
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 RR

Planificación Round Robin (RR).
 En esta planificación, figura # 43. Los procesos son despachados en FIFO, pero, se les otorga una cantidad limitada de tiempo de CPU llamada división de tiempo (time - slice) o cuanto (quantum). Si un proceso no termina antes de que se termine su tiempo de CPU, el CPU es apropiado y asignado al siguiente proceso en espera. El proceso apropiado se coloca al final de la lista de listos.


 El  esquema Round  robin es efectivo en un ambiente de tiempo compartido en el cual el sistema necesita garantizar un tiempo de respuesta razonable para los usuarios interactivos. La sobre carga  de la apropiación se mantiene baja mediante eficientes mecanismos de cambio de contexto y proporcionado suficiente memoria para que los procesos residan en ella al mismo tiempo.
 Existe una variante de este esquema llamada selfish round robin (SRR). En este esquema los procesos que entran al sistema se colocan primero en una lista de espera hasta que su prioridad alcanza el nivel de proceso para la lista de activos. Mientras un proceso está en la lista de espera, su prioridad aumenta en una relación a; cuando un proceso entra a la lista de activos su prioridad se incrementa en una relación b.
Tamaño del cuanto.
 La determinación del tamaño del cuanto es decisiva para la operación efectiva  de un sistema computacional. ¿Debe ser pequeño o grande el cuanto? ¿Debe ser fijo o variable? ¿Debe ser el mismo para todos los usuarios, o debe ser diferente para cada grupo de usuarios?.
 Cuando se tiene un cuanto grande cada proceso pude recibir todo el tiempo que necesita para su terminación, de manera que el esquema round robin se convierte en un FIFO. Cuando el cuanto es  pequeño, la sobrecarga por el intercambio de contexto se convierte en un factor dominante y el rendimiento del sistema se degrada.
 ¿Cuál es el cuanto óptimo ? Es claro que cambia de un sistema a otro y que varia de acuerdo a la carga del sistema.
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SCHED_RR: Planificación circular (Round Robin).
SCHED_RR es una mejora simple de SCHED_FIFO. Todo lo descrito arriba para SCHED_FIFO se aplica también a SCHED_RR, excepto que a cada proceso sólo se le permite ejecutarse durante un cuanto de tiempo máximo. Si un proceso SCHED_RR ha estado ejecutándose durante un periodo de tiempo igual o mayor que el cuanto de tiempo, será puesto al final de la lista para su prioridad. Un proceso SCHED_RR que ha sido apropiado por un proceso de más alta prioridad y subsecuentemente reanuda su ejecución como un proceso en ejecución, completará la porción no expirada de su cuanto de tiempo de asignación en rueda. La cantidad del cuanto de tiempo puede ser obtenida con sched_rr_get_interval.
http://www.hispafuentes.com/hf-doc/man/man2/sched_setscheduler.2.html
Planificación de Asignación en Rueda (RR: Round Robin)
Los procesos se despachan en “FIFO” y disponen de una cantidad limitada de tiempo de cpu, llamada “división de tiempo” o “cuanto”.
Si un proceso no termina antes de expirar su tiempo de cpu ocurren las siguientes acciones:
1. La cpu es apropiada.
2. La cpu es otorgada al siguiente proceso en espera.
3. El proceso apropiado es situado al final de la lista de listos.
Es efectiva en ambientes de tiempo compartido.
La sobrecarga de la apropiación se mantiene baja mediante mecanismos eficientes de intercambio de contexto y con suficiente memoria principal para los procesos.
Tamaño del Cuanto o Quantum
La determinación del tamaño del cuanto es decisiva para la operación efectiva de un sistema computacional [7, Deitel].
Los interrogantes son: ¿cuanto pequeño o grande?, ¿cuanto fijo o variable? y ¿cuanto igual para todos los procesos de usuarios o determinado por separado para cada uno de ellos?.
Si el cuanto se hace muy grande, cada proceso recibe todo el tiempo necesario para llegar a su terminación, por lo cual la asignación en rueda (“RR”) degenera en “FIFO”.
Si el cuanto se hace muy pequeño, la sobrecarga del intercambio de contexto se convierte en un factor dominante y el rendimiento del sistema se degrada, puesto que la mayor parte del tiempo de cpu se invierte en el intercambio del procesador (cambio de contexto) y los procesos de usuario disponen de muy poco tiempo de cpu.
El cuanto debe ser lo suficientemente grande como para permitir que la gran mayoría de las peticiones interactivas requieran de menos tiempo que la duración del cuanto, es decir que el tiempo transcurrido desde el otorgamiento de la cpu a un proceso hasta que genera una petición de Entrada / Salida debe ser menor que el cuanto establecido, de esta forma, ocurrida la petición la cpu pasa a otro proceso y como el cuanto es mayor que el tiempo transcurrido hasta la petición de Entrada / Salida, los procesos trabajan al máximo de velocidad, se minimiza la sobrecarga de apropiación y se maximiza la utilización de la
Entrada / Salida.
El cuanto óptimo varía de un sistema a otro y con la carga, siendo un valor de referencia 100 mseg (cien milisegundos).
  Queves multi-level.

Planificación de Dos Niveles
Los esquemas analizados hasta ahora suponen que todos los procesos ejecutables están en la memoria principal.
Si la memoria principal es insuficiente, ocurrirá lo siguiente [23, Tanenbaum]:
• Habrá procesos ejecutables que se mantengan en disco.
• Habrá importantes implicaciones para la planificación, tales como las siguientes:
o El tiempo de alternancia entre procesos para traer y procesar un proceso del disco es considerablemente mayor que el tiempo para un proceso que ya está en la memoria principal.
o Es más eficiente el intercambio de los procesos con un planificador de dos niveles.

El esquema operativo de un planificador de dos niveles es como sigue:
1. Se carga en la memoria principal cierto subconjunto de los procesos ejecutables.
2. El planificador se restringe a ellos durante cierto tiempo.
3. Periódicamente se llama a un planificador de nivel superior para efectuar las siguientes tareas:
1. Eliminar de la memoria los procesos que hayan permanecido en ella el tiempo suficiente.
2. Cargar a memoria los procesos que hayan estado en disco demasiado tiempo.
4. El planificador de nivel inferior se restringe de nuevo a los procesos ejecutables que se encuentren en la memoria.
5. El planificador de nivel superior se encarga de desplazar los procesos de memoria a disco y viceversa.
Los criterios que podría utilizar el planificador de nivel superior para tomar sus decisiones son los que se indican a continuación:
• ¿Cuánto tiempo ha transcurrido desde el último intercambio del proceso?.
• ¿Cuánto tiempo de cpu ha utilizado recientemente el proceso?.
• ¿Qué tan grande es el proceso? (generalmente los procesos pequeños no causan tantos problemas en este sentido).
• ¿Qué tan alta es la prioridad del proceso?.
El planificador de nivel superior podría utilizar cualquiera de los métodos de planificación analizados. Multi-level feedback queves.

Colas de Retroalimentación de Niveles Múltiples
Proporcionan una estructura para lograr los siguientes objetivos:
• Favorecer trabajos cortos.
• Favorecer trabajos limitados por la Entrada / Salida para optimizar el uso de los dispositivos de Entrada / Salida.
• Determinar la naturaleza de un trabajo lo más rápido posible y planificar el trabajo (proceso) en consecuencia.
Un nuevo proceso entra en la red de línea de espera al final de la cola superior.
Se mueve por esta cola “FIFO” hasta obtener la cpu.
Si el trabajo termina o abandona la cpu para esperar por la terminación de una operación de Entrada / Salida o la terminación de algún otro suceso, el trabajo abandona la red de línea de espera.
Si su cuanto expira antes de abandonar la cpu voluntariamente, el proceso se coloca en la parte trasera de la cola del siguiente nivel inferior.
El trabajo recibe servicio al llegar a la cabeza de esta cola si la primera está vacía.
Mientras el proceso continúe consumiendo totalmente su cuanto en cada nivel, continuará moviéndose hacia el final de las colas inferiores.
Generalmente hay una cola en la parte más profunda a través de la cual el proceso circula en asignación de rueda hasta que termina.
Existen esquemas en los que el cuanto otorgado al proceso aumenta a medida que el proceso se mueve hacia las colas de los niveles inferiores, en tal caso, cuanto más tiempo haya estado el proceso en la red de línea de espera, mayor será su cuanto cada vez que obtiene la cpu y no podrá obtener la cpu muy a menudo debido a la mayor prioridad de los procesos de las colas superiores.
Un proceso situado en una cola dada no podrá ser ejecutado hasta que las colas de los niveles superiores estén vacías.
Un proceso en ejecución es apropiado por un proceso que llegue a una cola superior.
Es un mecanismo adaptable, es decir que se adapta a cargas variables.
A los efectos de una revisión gráfica de lo enunciado precedentemente, ver la figura 2.5 [7, Deitel]. 

http://exa.unne.edu.ar/depar/areas/informatica/SistemasOperativos/SO2.htm#PP

UNIDAD 2. Administración de Procesos y del Procesador.

Administración de Procesos y del Procesador.

2.1 Concepto de PROCESO

 Es el conjunto de fases sucesivas de un fenómeno o hecho complejo.

Es decir el procesamiento o conjunto de operaciones a que se somete una cosa para elaborarla o transformarla.

"reunir los datos en una base que permita un proceso fácil de la información"

• Otradefinicion. Es la secuencia de pasos dispuesta con algún tipo de lógica que se enfoca en lograr algún resultado específico.
  El concepto puede emplearse en una amplia variedad de contextos, como por ejemplo en el ámbito jurídico, en el de la informática o en el de la empresa. Es importante en este sentido hacer hincapié que los procesos son ante todo procedimientos diseñados para servicio del hombre en alguna medida, como una forma determinada de accionar.
  
  ... Via Definicion.mx: https://definicion.mx/proceso/

  El concepto puede emplearse en una amplia variedad de contextos, como por ejemplo en el ámbito jurídico, en el de la informática o en el de la empresa. Es importante en este sentido hacer hincapié que los procesos son ante todo procedimientos diseñados para servicio del hombre en alguna medida, como una forma determinada de accionar.
  
  ... Via Definicion.mx: https://definicion.mx/proceso/

  El concepto puede emplearse en una gran variedad de contextos(ambito juridico, informatico ó empresarial). Cabe mencionar que son procedimientos diseñados para el servicio del hombre en alguna medida. como una forma determinada de accionar.
  El concepto puede emplearse en una amplia variedad de contextos, como por ejemplo en el ámbito jurídico, en el de la informática o en el de la empresa. Es importante en este sentido hacer hincapié que los procesos son ante todo procedimientos diseñados para servicio del hombre en alguna medida, como una forma determinada de accionar.
  
  ... Via Definicion.mx: https://definicion.mx/proceso/

Un proceso es una secuencia de pasos dispuesta con algún tipo de lógica que se enfoca en lograr algún resultado específico

... Via Definicion.mx: https://definicion.mx/proceso/

2.2 Estados y transiciones de los PROCESOS.

Existen varios modelos que representan los estados que puede tener un proceso; esto es el Modelo de dos estados y el Modelo de los cinco estados.

Modelo de 2 estados:

El modelo de estados más simple es el de dos estados. En este modelo, un proceso puede estar ejecutándose o no. Cuando se crea un nuevo proceso, se pone en estado de No ejecución. En algún momento el proceso que se está ejecutando pasará al estado No ejecución y otro proceso se elegirá de la lista de procesos listos para ejecutar para ponerlo en estado Ejecución. De esta explicación se desprende que es necesario que el sistema operativo pueda seguirle la pista a los procesos, conociendo su estado y el lugar que ocupa en memoria. Además los procesos que no se están ejecutando deben guardarse en algún tipo de cola mientras esperan su turno para ejecutar.

Modelo de Cinco estados:

El modelo anterior de 2 estados funcionaría bien con una cola FIFO y planificación por turno rotatorio para los procesos que no están en ejecución, si los procesos estuvieran siempre listos para ejecutar. En la realidad, los procesos utilizan datos para operar con ellos, y puede suceder que no se encuentren listos, o que se deba esperar algún suceso antes de continuar, como una operación de Entrada/Salida. Es por esto que se necesita un estado donde los procesos permanezcan esperando la realización de la operación de Entrada Salida por parte del Sistema Operativo hasta que puedan proseguir. Se divide entonces al estado No ejecución en dos estados: Listo y Espera. Se agregan además un estado Nuevo y otro Terminado.

Los cinco estados de este diagrama son los siguientes según Osëliyo:

*Ejecución: el proceso está actualmente en ejecución.

*Listo: el proceso está listo para ser ejecutado, sólo está esperando que el planificador de corto plazo así lo disponga.

*Espera: el proceso no puede ejecutar hasta que no se produzca cierto suceso, como la finalización de una operación de Entrada/Salida solicitada por una llamada al sistema operativo.

*Nuevo: El proceso recién fue creado y todavía no fue admitido por el sistema operativo. En general los procesos que se encuentran en este estado todavía no fueron cargados en la memoria principal.

*Terminado: El proceso fue expulsado del grupo de procesos ejecutables, ya sea porque terminó o por algún fallo, como un error de protección, aritmético, etc.

Los nuevos estados Nuevo y Terminado son útiles para la gestión de procesos. En este modelo los estados Espera y Listo tienen ambos colas de espera. Cuando un nuevo proceso es admitido por el sistema operativo, se sitúa en la cola de listos. A falta de un esquema de prioridades ésta puede ser una cola FIFO. Cuando se da un suceso se pasan a la cola de listos los procesos que esperaban por ese suceso.

Una de las razones para implementar el estado Espera era poder hacer que los procesos se puedan mantener esperando algún suceso, por ejemplo una Entrada/Salida. Sin embargo, al ser mucho más lentas estas operaciones, puede suceder que en nuestro modelo de cinco estados todos los procesos en memoria estén esperando en el estado Espera y que no haya más memoria disponible para nuevos procesos. Podría conseguirse más memoria, aunque es probable que esto sólo permita procesos más grandes y no necesariamente nuevos procesos. Además hay un costo asociado a la memoria y de cualquier forma es probable que se llegaría al mismo estado con el tiempo. Otra solución es el intercambio. El intercambio se lleva a cabo moviendo una parte de un proceso o un proceso completo desde la memoria principal al disco, quedando en el estado Suspendido. Después del intercambio, se puede aceptar un nuevo proceso o traer a memoria un proceso suspendido anteriormente. El problema que se presenta ahora es que puede ser que si se decide traer a memoria un proceso que está en el estado Suspendido, el mismo todavía se encuentre en espera. Sólo convendría traerlo cuando ya está listo para ejecutar, esto implica que ya aconteció el suceso que estaba esperando. Para tener esta diferenciación entre procesos suspendidos, ya sean listos como en espera, se utilizan cuatro estados: Listo, Espera, Espera y suspendido y Listo y suspendido.

TRANSICIONES

(Segun Andrew S. Tanenbaum, 2003)

*De ejecución á Bloqueado: al iniciar una operación de E/S, al realizar una operación WAIT sobre un semáforo a cero (en el tema de procesos concurrentes se estudiarán los semáforos).

*De ejecución á Listo: por ejemplo, en un sistema de tiempo compartido, cuando el proceso que ocupa la CPU lleva demasiado tiempo ejecutándose continuamente (agota su cuanto) el sistema operativo decide que otro proceso ocupe la CPU, pasando el proceso que ocupaba la CPU a estado listo.

*De Listo á en ejecución: cuando lo requiere el planificador de la CPU (veremos el planificador de la CPU en el tema de planificación de procesos).

*De Bloqueado á Listo: se dispone del recurso por el que se había bloqueado el proceso. Por ejemplo, termina la operación de E/S, o se produce una operación SIGNAL sobre el semáforo en que se bloqueó el proceso, no habiendo otros procesos bloqueados en el semáforo.

Obsérvese que de las cuatro transiciones de estado posibles, la única iniciada por el proceso de usuario es el bloqueo, las otras tres son iniciadas por entidades externas al proceso.

Interpretación de la figura: Como podemos observar en esta figura tenemos una serie de transiciones posibles entre estados de proceso, representados a partir mediante una gama de colores. Estos colores hay que interpretarlos de forma que, el color del borde de los estados representa a dichos estados, los colores dentro de los circulos nos dicen las posibles alternativas de acceso hacia otro estado, y los colores de las flechas nos representan hacia que estado nos dirigimos si seguimos la misma.

 

2.3 Procesos Ligeros :Hilos ó Hebras.

Los procesos ligeros son programas en ejecución son básicamente procesos pero a diferencia de éstos últimos que solo tienen un hilo de ejecución los primeros tienen el hilo principal más hilos secundarios o hijos, en éste caso todos los procesos hijos comparten la información del hilo principal pero además puede cada hilo tener su información privada.

Dentro de la información propia tenemos:

·                     Contador de programa

·                     Pila

·                     Registros.

·                     Estado del proceso ligero.

·                     Dentro de la información compartida tenemos:

·                     Variables globales.

·                     Archivos abiertos

·                     Señales

·                     Semáforos.

·                     Contabilidad.

Los hilos o procesos ligeros son una parte de código o miniprograma que puede ser ejecutada independientemente, de forma que una aplicación o un applet puede tener varios hilos ejecutándose simultáneamente y efectuando distintas tareas; estos hilos se encuentran dentro de un programa y son parte de él. 

Los hilos, a veces también llamados contextos de ejecución, pueden ser utilizados para la implementación de algoritmos paralelos o procesos concurrentes, sin ser necesario disponer de equipos con estructura de multiprocesador. En el caso de un solo procesador, los procesos ligeros incorporan mecanismos para compartirlo, estableciéndose prioridades
entre ellos y también facilidades de sincronización, cuando es necesario. Multiproceso se refiere a dos programas que se ejecutan "aparentemente" a la vez, bajo el control del sistema operativo. Multihilo se refiere a que dos o mas tareas se ejecutan "aparentemente" a la vez, dentro de un mismo programa.

2.4 Concurrencia y Secuenciablidad

La concurrencia comprende un gran número de cuestiones de diseño, incluyendo la comunicación entre procesos, comparición y competencia por los recursos, sincronización de la ejecución de varios procesos y asignación del tiempo de procesador a los procesos y es fundamental para que existan diseños como Multiprogramación, Multiproceso y Proceso distribuido
Los procesos son concurrentes si existen simultáneamente. Cuando dos o más procesos llegan al mismo tiempo a ejecutarse, se dice que se ha presentado una concurrencia de procesos. Es importante mencionar que para que dos o más procesos sean concurrentes, es necesario que tengan alguna relación entre ellos


La concurrencia puede presentarse en tres contextos diferentes:

• Varias aplicaciones: La multiprogramación se creó para permitir que el tiempo de procesador de la máquina fuese compartido dinámicamente entre varios trabajos o aplicaciones activas.


• Aplicaciones estructuradas: Como ampliación de los principios del diseño modular y la programación estructurada, algunas aplicaciones pueden implementarse eficazmente como un conjunto de procesos concurrentes.


• Estructura del sistema operativo: Las mismas ventajas de estructuración son aplicables a los programadores de sistemas y se ha comprobado que algunos sistemas operativos están implementados como un conjunto de procesos.


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


• Multiprogramación con 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 simultánea.


• Multiprocesador. Es una maquina formada por un conjunto de procesadores que comparten memoria principal. En este tipo de arquitecturas, los procesos concurrentes no sólo pueden intercalar su ejecución sino también superponerla.


• Multicomputadora. Es una maquina de memoria distribuida, que está formada por una serie de computadoras. En este tipo de arquitecturas también es posible la ejecución simultánea de los procesos sobre los diferentes procesadores.
En general, la concurrencia será aparente siempre que el número de procesos sea mayor que el de procesadores disponibles, es decir, cuando haya más de un proceso por procesador. La concurrencia será real cuando haya un proceso por procesador. Aunque puede parecer que la intercalación y la superposición de la ejecución de procesos presentan formas de ejecución distintas, se verá que ambas pueden contemplase como ejemplos de procesos concurrentes.


Existen diversas razones que motivan la ejecución de procesos concurrentes en un sistema:

• Facilita la programación de aplicaciones al permitir que éstas se estructuren como un conjunto de procesos que cooperan entre sí para alcanzar un objetivo común.


• Acelera los cálculos. Si se quiere que una tarea se ejecute con mayor rapidez, lo que se puede hacer es dividirla en procesos, cada uno de los cuales se ejecuta en paralelo con los demás.


• Posibilita el uso interactivo a múltiples usuarios que trabajan de forma simultánea.• Permite un mejor aprovechamiento de los recursos, en especial de la CPU, ya que pueden aprovechar las fases de entrada-salida de unos procesos para realizar las fases de procesamiento de otros.


Así como existen las razones que motivan la ejecución de procesos concurrentes, también existen sus contras:


• El proceso de hambre y los trastornos,gl
• Ocurrencia de bloqueos
• Que dos o más procesos requieran el mismo recurso (No apropiativo)


Tipos de procesos concurrentes.


Los procesos que ejecutan de forma concurrente en un sistema se pueden clasificar como:



Proceso independiente: Es aquel que ejecuta sin requerir la ayuda o cooperación de otros procesos. Un claro ejemplo de procesos independientes son los diferentes shells que se ejecutan de forma simultánea en un sistema.


Procesos son cooperantes: Son aquellos que están diseñados para trabajar conjuntamente en alguna actividad, para lo que deben ser capaces de comunicarse e interactuar entre ellos.


En ambos tipos de procesos (independientes y cooperantes), puede producirse una serie de interacciones entre ellos y pueden ser de dos tipos:


• Interacciones motivadas porque los procesos comparten o compiten por el acceso a recursos físicos o lógicos. Por ejemplo, dos procesos independientes compiten por el acceso a disco o para modificar una base de datos.


• Interacción motivada porque los procesos se comunican y sincronizan entre sí para alcanzar un objetivo común, Por ejemplo, un compilador que tiene varios procesos que trabajan conjuntamente para obtener un solo archivo de salida.


Elementos a gestionar y diseñar a causa de la concurrencia.

Se pueden enumerar los siguientes:


1. El sistema operativo debe ser capaz de seguir la pista de los distintos procesos activos. Esto lo hace por medio de PBC’s (Bloque de Control de Procesos)


2. El sistema operativo debe asignar y quitar los distintos recursos a cada proceso activo. Entre estos recursos se incluyen:


• Tiempo de procesador: Es función de la planificación.
• Memoria: La mayoría de los sistemas operativos emplean esquemas de memoria virtual.
• Archivos:
• Dispositivos de E/S:

3. El sistema operativo debe proteger los datos y los recursos físicos de cada proceso contra injerencias no intencionadas de otros procesos.

4. Los resultados de un proceso deben ser independientes de la velocidad relativa a la que se realiza la ejecución con respecto a otros procesos concurrentes