Un proceso puede estar en cualquiera de los
siguientes tres estados: Listo, En ejecución y Bloqueado.
Los procesos en el estado listo son los que
pueden pasar a estado de ejecución si el planificador los selecciona. Los
procesos en el estado ejecución son los que se están ejecutando en el
procesador en ese momento dado. Los procesos que se encuentran en estado
bloqueado están esperando la respuesta de algún otro proceso para poder
continuar con su ejecución. Por ejemplo operación de E/S.
Un proceso puede variar entre 5 distintos
estados:
New: cuando el proceso esta siendo creado.
Running: cuando el proceso se esta ejecutando.
Waiting: cuando el proceso esta esperando que se cumpla algún otro evento.
Ready: cuando el proceso esta pronto para ejecutar, esperando por la CPU.
Terminated: cuando el proceso esta terminado.
Estado de los Procesos.Los bloques de control de los procesos se almacenan en
colas, cada una de las cuales representa un estado particular de los procesos,
existiendo en cada bloque, entre otras informaciones. Los estados de los
procesos son internos del sistema operativo y transparentes al usuario.
Los estados de los procesos se pueden dividir en dos tipos: activos e
inactivos.
1.- Estados activos: Son aquellos que compiten con el procesador o están en
condiciones de hacerlo. Se dividen en:
Ejecución. Estado en el que se encuentra un proceso cuando tiene el control del
procesador. En un sistema monoprocesador este estado sólo lo puede tener un
proceso.
Preparado. Aquellos procesos que están dispuestos para ser ejecutados, pero no
están en ejecución por alguna causa (Interrupción, haber entrado en cola
estando otro proceso en ejecución, etc.).
Bloqueado. Son los procesos que no pueden ejecutarse de momento por necesitar
algún recurso no disponible (generalmente recursos de entrada/salida).
2.- Estados inactivos: Son aquellos que no pueden competir por el procesador,
pero que pueden volver a hacerlo por medio de ciertas operaciones. En estos
estados se mantiene el bloque de control de proceso aparcado hasta que vuelva a
ser activado. Se trata de procesos que no han terminado su trabajo que lo han
impedido y que pueden volver a activarse desde el punto en que se quedaron sin
que tengan que volver a ejecutarse desde el principio.
Son de dos tipos:
· Suspendido
bloqueado. Es el proceso que fue suspendido en espera de un evento, sin que
hayan desaparecido las causas de su bloqueo.
· Suspendido
programado. Es el proceso que han sido suspendido, pero no tiene causa parta
estar bloqueado.
Estados de los procesos
•Nuevo: El proceso es creado.
•Ejecución: Se ejecutan instrucciónes.
•Espera: El proceso esta en espera por la
ocurrencia de algún evento.
•Listo: El proceso esta esperando a que le
asignen el procesador.
•Terminado: El proceso finaliza su
ejecución.
•Diagrama de estados de los procesos.
Información asociada con cada proceso:
•Estado del proceso
•Program counter
•Registros del CPU
•Información de planificación del CPU
•Memoria
•Información para administración
•Información de estatus de E/S
Creación de Procesos.
En UNIX el lanzamiento de procesos se
realiza a través de la llamada al sistema fork().
Para utilizar esta llamada al sistema se
emplea el header <unistd.h>.
Su sintaxis es:
Pid=fork();
Una llamada exitosa a fork() crea un
proceso que es una copia del proceso que lo invoco. Duplica las variables del
proceso original con una excepción, el nuevo proceso creado recibe le nombre de
proceso hijo. El proceso que lo creo se denomina proceso padre, y el sistema
devuelve un 0 al proceso hijo y un valor positivo distinto de 0 (pid del hijo)
al proceso padre.
Después de la llamada exitosa a fork(),
tanto el proceso padre como el hijo corren en forma simultanea a partir del
punto siguiente a la invocación del fork.
La figura siguiente muestra esta situación:
…..
|
Printf(“Antes del fork \n”);
|
Pid=fork();
Printf(“Después del fork\n”);
|
…….
|
|
Antes
------------------------------------------
fork ------------------------------------------------------------
Después
…..
|
Printf(“Antes del fork \n”);
Pid=fork();
|
Printf(“Después del fork\n”);
|
…….
|
|
…..
|
Printf(“Antes del fork \n”);
Pid=fork();
|
Printf(“Después del fork\n”);
|
…….
|
|
En la figura se muestran 3 líneas de código
de un proceso; un printf, un fork y otro printf.
Hay 2 secciones en la figura: antes y
después. La sección antes muestra la situación antes de la invocación al fork.
Sólo existe el proceso A. El Apuntador AC (apuntador de código) señala a la
instrucción que se está ejecutando. Como se está indicando el primer
printf Imprime el texto “Antes del fork”.
La sección después muestra la situación
inmediatamente después de la llamada a fork. Existen ahora 2 procesos: Ay B. A
es el proceso original, es decir, el proceso padre. B es una copia de A, es
decir el proceso hijo. Ambos corren en forma simultánea. Dado que el apuntador
AC, señala al último printf, se imprime el texto “Después del fork”. Se imprime
2 veces, una por parte del padre y la otra por parte del hijo.
h
Descriptor de procesos y
recursos.
Es
una estructura de datos asociada a una entidad informática ya sea un (Recurso o
Proceso), en la cual se indica y actualiza todas las informaciones relativas a
dicha entidad.
En el caso de un proceso la información
general que contiene es:
1).- Identificador: Que
puede ser interno y externo.
-
Interno: Sistemas.
-
Externo: Usuario.
2).- Descripción
de la máquina virtual asociada: como espacio virtual asignado, tipo de mapeo,
tipo de acceso.
3).- Descripción
de los recursos de la máquina que usa como: Lista de recursos que el proceso
tiene derecho a solicitar, dirección real en la memoria principal,
estado de las variables
internas del CPU, prioridad, etc.
4).- Estados
funcionales del
proceso: Los estados de los procesos son internos del
sistema operativo y transparente al usuario. Para éste, su
proceso estará siempre en ejecución
independientemente del estado en que se encuentre
internamente el sistema.
Los procesos se pueden encontrar en tres
estados.
Estados
de los procesos.
Un
proceso puede encontrarse en estado de ejecución, bloqueado o listo (que
también se llama ejecutable).
De
estos estados de los procesos se derivan las siguientes transiciones y estados:
Transición: El paso de un estado a otro.
Transiciones:
1.
El proceso se bloquea en la entrada.
2.
El planificador elige otro proceso.
3.
El planificador elige este proceso.
4.
La entrada se vuelve disponible.
Estados:
1.
Ejecución (que en realidad hace uso del CPU en ese instante).
2.
Bloqueado (incapaz de correr hasta que suceda algún evento externo.
3. Listo (ejecutable; se detiene
temporalmente para permitir que se ejecute otro
proceso).
En estos tres estados son posibles cuatro
transiciones:
1. Ocurre
cuando un proceso descubre que no puede continuar. En algún sistema el proceso
debe ejecutar una llamada al sistema, BLOCK, para entrar en estado bloqueado.
2 y 3. Son ocasionadas por
el planificador del proceso, que es parte del sistema operativo sin que el
proceso llegue a saber de ella.
2. Ocurre
cuando el planificador decide que el proceso en ejecución ya ha corrido el
tiempo suficiente y es tiempo de permitir que otro proceso tome tiempo de CPU.
3. Ocurre
cuando todos los procesos han utilizado su parte del tiempo y es hora de que el
primer proceso vuelva a correr.
4. Ocurre
cuando aparece el evento externo que estaba esperando un proceso (como el
arribo de alguna entrada). Si ningún otro proceso corre en ese instante, la
transición 3 se activará de inmediato y el proceso
iniciara su ejecución, de lo contrario tendrá que esperar, en estado listo.
Los
estados de los procesos se pueden dividir en dos
tipos: activos e inactivos.
* Estados
activos.
Son
aquellos que compiten por el procesador o están en
condiciones de hacerlo.
Estados de un proceso y sus transiciones.
.
Ejecución. Estado en el que se encuentra
un proceso cuando tiene el control del procesador. En un sistema monoprocesador
este estado sólo lo puede tener proceso.
.
Listo. Aquellos procesos que están dispuestos
para ser ejecutados, pero no están en ejecución por alguna causa
(interrupción, haber entrado, en la cola estando otro proceso en ejecución,
etc.
.
Bloqueados. Son los procesos que no pueden ejecutarse de
momento por necesitar algún recurso no disponible (generalmente recursos de
E/S).
* Estados inactivos.
Son
aquellos que no pueden competir por el procesador, pero que puedan volver a
hacerlo por medio de ciertas operaciones. En estos estados se mantiene el
bloque de control de proceso suspendido hasta que vuelva a ser activado.
Son de dos tipos:
Suspendido bloqueado.
Es el proceso que fue suspendido en espera
de un evento, sin que hayan desaparecido las causas de su bloqueo.
Suspendido preparado.
Es el proceso que ha sido suspendido, pero
no tiene causa para estar bloqueado.
Transiciones de estado.
Todo
proceso a lo largo de su existencia puede cambiar de estado varias veces. Cada uno de
estos cambios se denomina transición de estado.
Transiciones de estado de proceso.
Transiciones de estado.
La asignación del CPU al primer proceso de
la lista de listos es llamada despacho, y es ejecutado por la entidad del
sistema llamada despachador. Indicamos esta transición de la manera siguiente:
Despacho
(nombre del proceso):
Listo en ejecución.
Mientras
el proceso tenga CPU, se dice que esta en ejecución. Para prevenir
que cualquier proceso monopolice el sistema, ya sea de manera
accidental o maliciosamente el sistema operativo ajusta un reloj de
interrupción del hardware para permitir al usuario ejecutar su proceso durante
un intervalo de tiempo especifico o cuanto. Si el proceso no abandona
voluntariamente el CPU, antes de que expire el intervalo, el reloj genera una
interrupción, haciendo que el sistema operativo recupere el control. El sistema
operativo hace que el proceso que anteriormente se hallaba en estado
de ejecución pase al de listo, y hace que el primer proceso de la lista de
listos pase al estado de ejecución.
Estas transiciones de estado se indican
como:
-
tiempo excedido (nombre del proceso): en
ejecución Listo
-
bloqueado (nombre del proceso): en
ejecución bloqueado
El
proceso cambia del estado bloqueado al estado listo:
-
despertar ( nombre del proceso):
bloqueado Listo.
Con esto tenemos
definidas 4 transacciones de estado.
- despacho
( nombre del proceso):
Listo en
ejecución
-
tiempo excedido ( nombre del proceso): en
ejecución Listo
-
bloqueado ( nombre del proceso): en
ejecución bloqueado
-
despertar ( nombre del proceso ):
bloqueado Listo.
Suspensión y Reanudación.
Un
proceso suspendido no puede proseguir sino hasta que lo reanuda otro proceso.
Reanudar (o activar) un proceso implica reiniciarlo a partir del punto en el
que se suspendió.
Las
operaciones de suspensión y reanudación son importantes por diversa razones:
* Si un sistema está funcionando mal y es
probable que falle, se puede suspender
los procesos activos para reanudarlos cuando
se haya corregido el problema.
* Un usuario que desconfíe de los
resultados parciales de un proceso puede suspenderlo (en vez de abortarlo)
hasta que verifique si el proceso funciona correctamente o no.
* Algunos procesos se puede suspender como
respuesta a las fluctuaciones a corto plazo de la carga del sistema
y reanudarse cuando las cargas regresen a niveles normales.
Transiciones de estados de los procesos con
suspensión y reanudación.
muestra el diagrama de transiciones
de estado de los procesos, modificado para incluir las operaciones de
suspensión y reanudación. Se han añadido dos nuevos estados, denominados
suspendido-listo y suspendido bloqueado; no hay necesidad de un estado
suspendido-ejecutado. Sobre la línea discontinua se encuentran los estados
activos, y debajo de ella los estados suspendidos.
Una
suspensión puede ser iniciada por el propio proceso o por otro. En un sistema
con un solo procesador el proceso en ejecución puede suspenderse a si mismo;
ningún otro proceso podría estar en ejecución al mismo tiempo para
realizar la suspensión (aunque otro proceso sí podría solicitar la suspensión
cuando se ejecute). En un sistema de múltiples procesadores, un proceso en
ejecución puede suspender a otro que se esté ejecutando en ese mismo momento en
un procesador diferente.
Solamente
otro proceso puede suspender un proceso listo. La transición correspondiente
es:
1) Suspender (nombre_del_proceso):
Listo Suspendido-Listo.
Un proceso puede hacer que otro proceso que
se encuentre en el estado suspendido-listo pase al estado listo. La transición
correspondiente es:
2) reanudar
( nombre_del_proceso):
Suspendido-Listo Listo.
Un proceso puede suspender a
otro proceso que esté bloqueado. La transición correspondiente es:
3) suspender
( nombre_del_proceso):
Bloqueado Suspendido-Bloqueado.
Un proceso puede reanudar otro proceso que
esté suspendido-bloqueado. La transición correspondiente es:
4) reanudar
( nombre_del_proceso):
Suspendido-Bloqueado Bloqueado.
Como la suspensión es por lo general una actividad
de alta prioridad, se debe realizar de inmediato. Cuando se presenta finalmente
el término de la operación ( si es que termina), el proceso
suspendido-bloqueado realiza la siguiente transición.
5) completar(nombre_del
_proceso): suspendido-bloqueado suspendido-listo.
6) suspender
(nombre_del_proceso):
Ejecución Suspendido-Listo.
En conclusión los sistemas que administran
procesos deben ser capaces de realizar ciertas operaciones sobre procesos y con
ellos. Tales operaciones incluyen:
-
Crear un proceso.
-
Destruir un proceso.
-
Suspender un proceso.
-
Reanudar un proceso.
-
Cambiar la prioridad de un proceso.
-
Bloquear un proceso.
-
Despertar un proceso.
-
Despachar un proceso.
- Permitir que un proceso se comunique con
otro (esto se denomina
comunicación entre procesos).
Crear
un proceso implica operaciones como:
-
Dar un nombre a un proceso.
- Insertarlo en la lista de procesos
conocidos del sistema ( o tabla de procesos)
-
Determinar la prioridad inicial de proceso.
-
Crear el bloque de control de proceso.
-
Asignar los recursos iniciales al proceso.
Un proceso puede crear un nuevo proceso. Si
lo hace el proceso creador se denomina proceso padre, y el proceso creado,
proceso hijo. Sólo se necesita un padre para crear un hijo. Tal creación
origina una estructura jerárquica de procesos. No se puede destruir un proceso
cuando este ha creado otros procesos.
Destruir
un proceso implica eliminarlo del sistema. Se le remueve de la tabla o listas
del sistema, sus recursos se devuelven al sistema y su bloque de control de
proceso se borra (es decir, el espacio de memoria ocupado por su PCB se
devuelve al espacio de memoria disponible.
Operaciones de procesos y recursos.
Los
sistemas operativos poseen una serie de funciones cuyo objetivo es el de la
manipulación de los procesos. En general las operaciones que se pueden hacer
sobre un proceso son las siguientes:
. Crear el proceso. Se produce con la
orden de ejecución del programa y
suele necesitar
varios argumentos, como
el nombre y la prioridad del proceso.
Creación
de un proceso.
La creación de un proceso puede ser de dos
tipos:
.
Jerárquica. En ella cada proceso que se crea
es hijo del proceso creador y hereda el entorno de ejecución de su
padre. El primer proceso que ejecuta un usuario será hijo del
intérprete de comandos con el que interactúa.
Jerarquía de procesos.
. No jerárquico. Cada proceso creado por
otro proceso se ejecuta independientemente de su creador con un entorno
diferente. Es un tipo de creación que no suele darse en los sistemas operativos
actuales.
Además de los dos tipos anteriores se
pueden realizar las operaciones siguientes:
. Destruir un proceso. Se trata de la
orden de eliminación del proceso con la cual el sistema operativo destruye
su PCB ( Proces control Block).
. Suspender un proceso. Es una
operación de alta prioridad que paraliza un proceso que puede ser reanudado
posteriormente. Suele utilizarse en ocasiones de mal funcionamiento o
sobrecarga del sistema.
. Reanudar
un proceso. Trata de activar un proceso que ha sido
previamente suspendido.
.
Cambiar la prioridad de un proceso.
. Temporizar la ejecución de un
proceso. Hace que un determinado proceso se ejecute cada cierto
tiempo (segundos, minutos, horas,...) por etapas o de una sola vez, pero
transcurrido un periodo de tiempo fijo.
. Despertar un proceso. Es una forma de
desbloquear un proceso que habrá sido bloqueado previamente por temporización o
cualquier otra causa.
