Gestión de los Recursos y de la Memoria en Sistemas Operativos por Ies Ribera Del Arga Bhi

IES RIBERA DEL ARGA BHI

Gobierno de Navarra Departamento de Educación

UT4. Gestión de recursos y memoria

Tema 4:

Gestión de los Recursos y de la Memoria 1 Sistemas Microinformáticos y Redes Sistemas operativos monopuesto

Objetivos de la Gestión de Recursos

• Entender el proceso de gestión de los recursos del sistema.
• Planificar colas de recursos.
• Comprender cómo gestiona la memoria disponible el sistema operativo.
• Conocer los posibles estados de los procesos.

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LA GESTIÓN DE LOS RECURSOS Y DE LA MEMORIA

Gestión de los recursos

• Estados de un proceso
• Bloque de control de proceso (BCP)
• Cómo planificar la CPU
• Criterios de rendimiento de un algoritmo de planificación

Algoritmos de planificación

• Políticas de planificación
• Planificación en multiprocesadores

Objetivos

Gestión de la memoria

• Sistemas de gestión de memoria
• Técnicas de gestión de memoria

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Contenido

• Gestión de los recursos.
• Estados de un proceso.
• Algoritmos de planificación.
• Gestión de la memoria.

Gobierno de Navarra Departamento de Educación

UT4. Gestión de recursos y memoria

4 Sistemas Microinformáticos y Redes Sistemas operativos monopuesto

RECUERDA:

Podríamos definir el concepto de recurso como cualquiera de los elementos, software o hardware, de los que se sirve el sistema informático para conseguir sus objetivos.

Cuando hablamos de manera particular de los recursos hardware, el sistema operativo será el responsable de asignarlos a cada proceso que se esté ejecutando, impidiendo que se solapen en su uso y resolviendo los posibles conflictos.

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Funciones del Sistema Operativo

Habitualmente, los sistemas operativos se estructuran en distintos módulos que se especializan en las funciones concretas relacionadas con un tipo particular de recursos.

En este sentido, las principales funciones que lleva a cabo cualquier sistema operativo:

Gestión de procesos:

El sistema operativo se encargará de iniciar la ejecución de los programas (los necesarios para el funcionamiento del propio sistema operativo y los solicitados por los usuarios). Además se encargará de facilitarles los recursos que necesiten para garantizar su funcionamiento de forma adecuada.

Gestión de memoria:

Todos los programas, y sus datos, deben encontrarse en memoria principal para que puedan utilizarse. Por lo tanto, la buena gestión de la memoria principal es vital para el rendimiento adecuado del sistema.

Gestión de archivos:

Los programas y los datos que se encuentran el el ordenador, pero que no se están usando en estos momentos, se encuentran almacenados en un medio de almacenamiento externo (normalmente, un disco), en forma de archivos. De nuevo, será importante la organización de esos archivos y el control sobre el uso que se haga de ellos.

Gestión de Entrada/Salida (E/S):

Se encargará de administrar el uso de los dispositivos conectados al ordenador y su vinculación, si procede, a procesos concretos.

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Gestión de Recursos

La idea fundamental que tenemos de un Sistema Operativo consiste en un dispositivo que es capaz de ejecutar ordenes agrupadas en forma de programas.

Mientras un programa no se encuentre en ejecución, no sería nada más que un archivo de datos en un medio de almacenamiento.

En este sentido, podemos entender el concepto de proceso como un programa que se está ejecutando. Sin embargo, una definición más académica sería así:

"Un proceso es una unidad de actividad que ejecuta una secuencia ordenada de instrucciones, que dispone de una serie de recursos asignados por el sistema y que se encuentra en un espacio particular"

Otro matiz a tener en cuenta es que un programa, entendido como un archivo que contiene órdenes, reside en la memoria secundaria del ordenador, mientras que un proceso reside en la memoria principal.

Diferencias entre proceso y programa.

Memoria secundaria Estático Texto + datos Programa

Carga en memoria principal

Proceso Dinámico Texto + datos + pila + contexto de ejecución Memoria secundaria

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Gestión de Recursos y Procesos

La gestión de un sistema informático se basa en equilibrar dos de sus elementos principales: los PROCESOS y los RECURSOS.

Como los recursos suelen ser escasos, los procesos compiten entre sí por su uso, lo que obliga a que algún otro elemento medie entre los procesos, para asignar los recursos de una forma imparcial y, a la vez, eficiente.

S.O. - >Gestión de Recursos y Procesos

Sistemas operativos

• Monotarea
• Multitarea

Sincronización

Se hace que determinados eventos o procesos ocurran en un orden predefinido, que puede ser simultáneo o no entre ellos, mediante una señal de reloj.

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Estados de un proceso

Proceso = Programa en Ejecución

admitido llamada al sist. o excepción

nuevo

terminado

planificador

preparado

ejecución

interrupción

finaliza la operación u ocurre el evento

llamada al sist. de E/S o espera por un evento

bloqueado

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Actividad inicial

Dibujar diagrama de flujo de un programa que dice si un número es para no

1. Diagrama de FLUJO
2. Diferencia con un diagrama de Gantt

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Actividad inicial: Diagrama de flujo

Diagrama que diga si un número es par o non.

INICIO N no si N mod 2=0 "NO es par" "SI es par" FIN

Diagrama de Gantt

Nos permite ver cómo se planifican y gestionan los recursos a lo largo del tiempo, mostrando el tiempo dedicado a cada tarea o actividad.

Actividad C B A 1 2 3 4 5 6 7 (Tiempo)

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Estados de un proceso

Nonato

Inicio

Preparado

Elegido por el planificador

Acabó su tiempo de CPU

Evento

Bloqueado

A la espera de un evento

Activo

Fin

Muerto

A medida que un proceso se ejecuta, cambia de estado:

• nuevo: recién creado por el S.O.
• en ejecución: está en la CPU ejecutando instrucciones
• bloqueado: esperando a que ocurra algún evento (ej. una operación de E/S)
• preparado: esperando a que le asignen un procesador
• terminado: no ejecutará más instrucciones y el S.O. le retirará los recursos que consume

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Gestión de procesos

Todo proceso tiene asociado un espacio de direcciones en la memoria principal, donde se guardan las propias instrucciones del proceso y los datos que maneja.

Además, el sistema dispondrá de una Tabla de procesos donde guarda la información relevante de cada proceso. Esta información puede variar según el sistema operativo del que hablemos pero, en general, nos encontraremos estos datos:

• El identificador del proceso (PID, del inglés, Process IDentifier)
• El estado del proceso, es decir, si se está ejecutando, o no.
• Su prioridad con respecto al resto de los procesos del sistema.
• La posición de memoria donde se encuentra.
• Recursos asignados y solicitados

BCP (Bloque de control del Proceso)

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Bloque de control de proceso (BCP)

• Para cada proceso, el S.O. debe guardar su estado y cualquier otra información que debe mantenerse mientras no está en ejecución.

Bloque de control de proceso:

• estado actual (preparado, en espera ... )
• registros de la CPU (contador de programa, otros registros) información del planificador (id, prioridad, etc.)
• apuntadores a las zonas de memoria del proceso
• info. de contabilidad (tiempo consumido, etc.)
• info. de E/S (dispositivos por los que espera, lista de archivos abiertos, etc.) . etc.

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Bloque de control de proceso (BCP)

Cuando se inicia la ejecución de un proceso se crea un BCP que se mantendrá hasta que finalice.

Identificador del proceso Estado en que se encuentra proceso Prioridad del proceso Recursos

BCP (bloque de control de proceso)

Este podría ser un BCP de un proceso cualquiera; es decir, un almacén de in- formación que nos permita restaurar el proceso con todas sus caracteristicas en cualquier momento:

Puntero Estado Identificador Control del programa Registros Límites de memoria Recursos

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Gestión de procesos

Dada su importancia, normalmente, los sistemas operativos se diseñan en torno al modo en el que manejan los procesos, tratando de resolver de la mejor forma posible las siguientes situaciones:

• Ofrecer a los procesos los recursos que necesiten, atendiendo a una estrategia de asignación concreta (permisos, prioridad, evitar interbloqueos, etc.)
• Repartir el tiempo de ejecución del procesador entre varios procesos, de forma que esté ocupado el mayor tiempo posible, ofreciendo la sensación de que los procesos se están ejecutando a la vez y permitiendo que todos ellos tengan un tiempo de respuesta adecuado.
• Facilitar la creación de procesos por parte del usuario y de otros procesos, y la comunicación entre distintos procesos. La creación de un proceso hijo por parte de un proceso padre se denomina process spawning.

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