So Resumen Final

Resumen de SO – 2006 ( by Damián Nardelli & Rodrigo Velaz)

RESUMEN DE SISTEMAS OPERATIVOSUTN – FRBA

Antes de empezar a leer el resumen queremos aclarar un par de tips:

o Unicamente con este resumen no van a ningún lado.o Tienen que leer el libro de Stalling igual.o Apoyen dudas con el NOTAS.o Consulten el foro de sisop, muy posiblemente (un 98%) las dudas que tengan ya

fueron consultadas y hay respuestas concretas ;)o Practiquen mucha práctica xD, consulten dudas (el foro es el centro de la

sabiduría). o Pidan revisión del examen SIEMPRE ;o)o Y Matías Cabellón es un capo. o Good Luck.

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CAPITULO I: “Sistemas Informáticos”

Elementos: Procesador: Procesa datos y controla a las operaciones. Memoria Principal: Almacena datos y programas. Módulos de E/S: Transportan datos entre la computadora y el entorno

exterior. Interconexiones entre componentes: Mecanismos y estructuras de conexión

(Buses).

REGISTROS DESCRIPCIÓN TIPOMAR (Memory Address Register) Especifica la dirección de

memoria a escribir o leer.De Control y Estado. Registro de Dirección.

MBR (Memory Buffer Register) Contiene los datos que van a ser escritos o fueron leidos.

De Control y Estado.Registro de Datos.

I/O MAR (In Out MAR) Especifica un dispositivo de I/O

De Control y Estado.Registro de Dirección.

I/O MBR (In Out MBR) Especifica datos que van a ser escritos o fueron leidos desde el I/O


IR (Index Register) Guarda el valor a sumar a un valor base para obtener la dirección efectiva.

Visible de Usuario.Registro Dirección.

SP (Segment Pointer) Guarda el valor de dirección base que apunta a un segmento.

Visible de Usuario.Registro de Dirección.

SP (Stack Pointer) Contiene la dirección de la Visible de Usuario.2

Registros

Tipo según su función

Tipo según su contenido

Visibles de usuario: Son los que están disponibles para los

programas.

De Control y Estado: Se emplean para controlar las operaciones del

procesador.

Registros de Datos: Contienen datos

Registro de Dirección: Contienen direcciones o parte de

una dirección.

Registro de Códigos de Condición: Conjunto de bits activados por el hardware del procesador como

resultado de operaciones.


cabeza de la pila. Registro de Dirección.PC (Program Counter) Contiene la dirección de la

intrucción siguiente.De Control y Estado.Registro de Dirección.

IR (Instruction Register) Contiene la última instrucción leida.


PSW (Program Status Word) Contiene códigos de condición.

De Control y Estado.Código de Condición.

Interrupciones:

Mejora la eficiencia de procesamiento.

TIPO DESCRIPCIÓNDe Programa Generadas por alguna condición resultado de

la ejecución de una instrucción.De Reloj Generadas por el reloj interno del procesador.De E/S Generadas por un controlador de E/S para

indicar ACK o NAK.Por fallo de Hardware Generadas por un error en el Hardware.

Clasificación de las Instrucciones:

1. Procesador ~ Memoria: Transferencia.2. Procesador ~ E/S: Transferencia.3. Tratamiento de Datos: Operación aritmética o lógica.4. Control: Alterar la secuencia de ejecución.

Jerarquía de Memoria

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Enfoques de interrupciones

múltiples

Por secuencia: Inhabilitar las interrupciones mientras se procesa una.

Por prioridades: Definir prioridades para las interrupciones y permitir la interrupción entre interrupciones.

BEGINCiclo de Lectura

(Fetch)Ciclo de Ejecución

(Execute)Int.

Enabled?

Comprobación de Interrupción del

Proceso.

NO

SI


Soluciona el dilema de utilizar tecnología de memoria de gran capacidad pero con tiempos de acceso mayores vs memorias rápidas pero costosas si son de mucha capacidad.

Principio de Cercanía de Referencia: En la ejecución de un programa las referencias a memoria por parte del procesador tienden a estar agrupadas durante un período corto de tiempo.Principio de Cercanía Temporal: Es la tendencia del procesador a acceder a posiciones de memoria que ya han sido utilizadas anteriormente.

CACHÉ

o Es invisible para el SO.o Contiene una copia de la Memoria Principal, se deben aplicar técnicas de actualización

de los datos a la Memoria Principal si fuese necesario (Políticas de Escritura).

Ejemplo:

CACHÉ MEMORIA PRINCIPALCantidad de Sección: C Longitud de palabra: n bitsLongitud de Sección: K palabras + 1 etiqueta que identifica al bloque

Cantidad de palabras direccionables: 2n

Longitud de bloque: K palabrasCantidad de bloques: 2n/K = B

CPU

CACHE

Memoria Principal

Transferencia de palabras

Transferencia de bloques

4

MemoriaInterna

MemoriaExterna

Almacenamiento Secundario

- Costo del Bit+ Capacidad- Velocidad de Acceso.- Frecuencia de Acceso

por parte del procesador.


Diseño de la CACHÉ:

o Tamaño de Caché: + Tamaño => (+ Tasa de Aciertos ^ + Costo)o Tamaño de Bloque: Hay que equilibrar o se desaprovecha el principio de referencia.o Función de Traducción (mapping): Determina la posición de la Caché que ocupará el

bloque.o Algoritmo de Reemplazo: Elige el bloque a reemplazar. Debe ser el que tenga menor

probabilidad de ser usado en el futuro.

Técnicas de Comunicación con dispositivos de E/S

E/S PROGRAMADA E/S POR INTERRUPCIONES DMA

5

CACHÉ MEMORIA PRINCIPAL0

c-1

0

K

2n-1

B > C

Emitir orden LEER(CPU ~ E/S)

Leer estado (E/S ~ CPU)

EstadoOK

Leer Palabra (E/S ~ CPU)

Escribir Palabra

OK

Next

SI

ErrorNO

NO

Interrupción


Leer estado (E/S ~ CPU)

EstadoOK

Leer Palabra (E/S ~ CPU)

Escribir Palabra

OK

Next

SI

Error

NO

Hacer Otra cosa


Leer estado de módulo DMA

Next

Hacer Otra cosa

Interrupción


CAPITULO II: “Introducción a los SO”

Definición de SO: Programa que controla ejecución de los programas de aplicación y actúa como interfaz entre las aplicaciones del usuario y el Hardware de la computadora.

SISTEMAOPERATIVO

Comodidad: Hace que una computadora sea más fácil de utilizar.

Eficiencia: Hace que los recursos de un

Sistema Informático se utilicen mejor.

Capacidad de Evolución: Permite el desarrollo

efectivo, la verificación y la introducción de nuevas

funciones sin interferir en los servicios que brinda.

Proceso en Serie

Proceso por Lotes

Proceso por lotes con multiprogramación

Tiempo Compartido

Los Procesos

Gestión de Memoria

Seguridad y protección de Información

Planificación y gestión de recursos

Estructura del Sistema

Evolución

Objetivos

Logros Principales

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Objetivos de un SO

SO como interfaz Usuario / Computadora: Servicios que ofrece (Comodidad): o Creación de Programas: Ofrece múltiples funcionalidades y

servicios para ayudar al programador en la creación de programas en general estos servicios son programas de utilidad que no forman parte del SO pero se acceden a través de él.

o Ejecución de Programas: El SO administra la preparación de los recursos para la ejecución de un programa.

o Acceso a los dispositivos de E/S: El SO oculta al programador las particularidades de los dispositivos de E/S, de este modo se los utiliza como lecturas y escrituras simples.

o Acceso controlado a los archivos: El SO oculta las estructuras de los datos en los archivos y en el medio de almacenamiento. Protege los archivos en un ambiente multiusuario.

o Detección y respuesta a errores: El SO da una respuesta a errores eliminando la condición de error con el menor impaco posible sobre las aplicaciones.

o Contabilidad: Recoge estadísticas de utilización de recursos y supervisa ciertos parámetros de rendimiento.

SO como administrador de recursos: Servicios que ofrece (Facilidad): o Control de funciones básicas de la computadora: Para lograr

esto, administra los recursos.o Dirige al procesador en el empleo de otros recursos del sistemao Controla el tiempo de ejecución de otros programas: Para ello

cesa su ejecución y ejecuta otros programas.o Aspectos no habituales como mecanismos de control: El SO

funciona de la misma manera que cualquier otro Software y abandona el control del procesador y depende de él para recuperarlo.

Facilidad de evolución de un SO: Razones de evolución: o Actualizaciones del Hardware y nuevos tipos de Hardware: El

SO debe ser capaz de soportarlos.o Nuevos Servicios: En respuesta a las demandas del usuario o

necesidades de los administradores del Sistema.o Correciones: Soluciones a fallas descubiertas con el curso del

tiempo.

Evolución de un SO

Proceso en Serie o El programador interactuaba directamente con el Hardware, no

había SO.o Problemas principales:

Planificación: El usuario reservaba un tiempo para utilizar la máquina que no era el necesario.

Tiempo de preparación: El usuario realizaba un proceso de preparación que al producirse un error debía volver a realizar.

Proceso por Lotes o El usuario entregaba su trabajo al operador de la computadora.

Éste los agrupaba secuencialmente en lotes y los ejecutaba mediante un elemento de Software llamado MONITOR.

o MONITOR Controla la secuencia de Sucesos: lee uno a uno los

trabajos y les pasa el control que es devuelto cuando termina el procesamiento.

Gran parte siempre está en memoria principal y disponible para su ejecución: monitor residente

También posee utilidades y funciones comunes que se cargan cuando se las necesita.

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Características necesarias- Protección de memoria: El programa de usuario

no debe modificar la zona de memoria del monitor.

- Temporizador: Al expirarse cierto tiempo de ejecución de un programa de usuario, se produce una interrupción y el control vuelve al monitor.

- Instrucciones privilegiadas: Ciertas instrucciones de máquina se consideran privilegiadas y solo las ejecuta el monitor. Un programa de usuario debe solicitárselo al Monitor.

- Interrupciones: Aporta mayor flexibilidad para ceder y retomar el control de los programas de usuario.

Sistema por Lotes con multiprogramación o Se ejecutan más de un programa concurrentemente y se

intercambian cuando uno pide un servicio de E/S.o Objetivo principal: Maximizar la utilización del procesador.o Origen de las instrucciones: Instrucciones de un lenguaje de

control de trabajos incluidas en el trabajo.o Características necesarias:

E/S por Interrupciones y DMA: El procesador envía una orden de E/S para un trabajo y continúa con la ejecución de otro. Cuando termina la operación de E/S el procesador debe ser interrumpido.

Gestión de Memoria: Para tener varios trabajos listos para ejecutarse.

Algoritmo de planificación: Para decidir que trabajo ejecutar.

Sistemas de tiempo compartido o Múltiples usuarios acceden simultáneamente al sistema por

medio de terminales y el SO intercala su ejecución en ráfagas cortas.

o Objetivo principal: minimizar el tiempo de respuesta.o Origen de las instrucciones: órdenes dadas por un terminal.o Características necesarias:

Protección de la memoria entre programas. Protección del disco entre programas. Controlar la disputa por los recursos. Protección de usuarios no deseados

o Características: Cada usuario dispone en promedio 1/n de la velocidad

de la computadora. Donde n es la cantidad de usuarios. El tiempo de respuesta debería ser comparable al de

una computadora dedicada.

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Los procesos

Definición básica de Proceso: Un programa en ejecución, con un estado actual asociado a un conjunto de recursos.

Sincronización Incorrecta: Perdida de señales o recepción de señales duplicadas por un

diseño incorrecto (esto afectaría el aviso de finalización de E/S por ej)

Fallos de exclusión mutua: Sólo una rutina puede realizar una transacción al mismo

tiempo sobre una determinada parte de los datos.

Funcionamiento no determinista del programa: El orden en que se organiza la

ejecución de varios programas puede influir en los resultados de un programa en

particular.

DEAD-LOCK: 2 o más programas suspendidos a la espera uno del otro.

Programa ejecutable (código)

Datos asociados al programa (variables, espacio de

trabajo, Buffer, etc) Contexto de ejecución (toda

la información que el SO necesita para administrar al proceso y el procesador para

ejecutarlo)

El concepto ayuda a controlas errores

Componentes

Proceso

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Gestión de Memoria

Aislamiento del Proceso: Cada proceso independiente no debe interferir en los datos y la memoria de ningún dato.

Asignación y Gestión automática: A los programas se les debe asignar memoria dinámicamente según las vayan

necesitando.

Soporte para la programación modular: Los programadores deben ser capaces de definir módulos de programa y de crear, destruir y alterar el tamaño de los

módulos dinámicamente.

Protección y Control de Acceso: El SO debe permitir que las secciones de memoria estén accesibles de diferentes

maneras para los diversos usuarios.

Almacenamiento a Largo Plazo: Muchos programas requieren almacenar información después de apagar la

computadora.

FileSystem: Incorpora un almacenamiento a

largo plazo en el que se almacena la información

en archivos.

Virtual Memory: Servicio que permite a los programas

direccional la memoria desde un punto de vista

lógico.

Paginación: Divide los procesos en bloques de tamaño

fijo (páginas) y proporciona una traducción dinámica entre la dirección virtual y la real.

Se solucionan mediante

Responsabilidades del SO

Gestión de Memoria

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Planificación y Gestión de Recursos

Equidad: Otorgar accesos a recursos de forma igual y equitativa entre trabajos con demandas similares.

Sensibilidades Diferenciales: Discriminar dinámicamente entre trabajos con demandas diferentes

para satisfacer la totalidad de sus requerimientos.

Eficiencia: Maximizar la productividad, minimizar el tiempo de respuesta y alojar a tantos usuarios

como sea posible (tiempo compartido).

Cola a corto plazo: Procesos que están en memoria principal, listos para

ejecutarse.

Cola a largo plazo: Procesos nuevos que esperan para usar el procesador.

Cola de E/S: Cada dispositivo de E/S tiene una cola donde se alojan los procesos que

están esperando para utilizarlo.

Dispatcher: Planificador a corto plazo, escoge el siguiente proceso que va a utilizar el procesador.

Gestor de Peticiones de Servicio: Maneja las

peticiones de los procesos y luego llama a Dispatcher.

Gestor de Interrupciones: Maneja las interrupciones de los procesos

y de los dispositivos de E/S y luego llama a Dispatcher.

Factores a tener en cuenta

Elementos Principales

Planificación y gestión de Recursos

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Seguridad y Protección de la Información

Control de Acceso: Regulación del acceso del usuario al sistema y de los recursos.

Control del Flujo de Información: Regulación del flujo de datos dentro del sistema y su distribución a

los usuarios.

Certificación: Relativo a la demostración de que el acceso y el flujo de información se llevan a cabo de acuerdo con las

especificaciones y que éstas cumplen las políticas de protección y seguridad deseadas.

Seguridad y Protección de la Información

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Características de los SO modernos

Arquitectura del Núcleo o Núcleo monolítico: Un único proceso que centraliza con cantidad de

funcionalidades y que sus componentes comparten el mismo espacio de direcciones.

o Micronúcleo: Asigna unas pocas funciones esenciales al núcleo. Otros servicios del SO las proporcionan procesos que se ejecutan en

modo usuario y son tratados como cualquier otra aplicación. Se adapta bien a sistemas distribuidos

MultiThreads: Técnica por la cual un proceso se divide en threads que pueden ejecutarse concurrentemente.

o Proceso: Conjunto de 1 o más threads y los recursos del sistema asociados.o Thread: Unidad de trabajo que se puede ejecutar. Incluye un contexto del

procesador y sus propias áreas de datos para una pila. Multiprocesamiento simétrico (SMP)

o Características Existen múltiples procesadores. Estos procesadores comparten la misma memoria principal y

dispositivos de E/S. Estos procesadores pueden ejecutar las mismas funciones.

o Ventajas Rendimiento: Se ejecuta más de un proceso en paralelo. Disponibilidad: El fallo de un procesador no detiene la máquina, se

puede continuar con un rendimiento reducido Crecimiento Incremental: Se puede aumentar el rendimiento al

agregar más procesadores. Escalabilidad: Los conductores pueden ofrecer una variedad de

productos con diferentes precios y rendimientos. SO Distribuido: Proporciona la ilusión de un único espacio de memoria principal y

secundaria, además de otros mecanismos de acceso unificados para un conjunto de entidades (computadoras).

Diseño Orientado a Objetos: Impone una disciplina para añadir extensiones a un pequeño núcleo.

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CAPITULO III: “Descripción y Control de Procesos”

La inclusión de estados en los procesos permite modelar sus comportamientos y guíar al procesador hacía una correcta implementación del sistema conjuntamente, minimizando sus tiempos de ocio y maximizando el tiempo de respuesta del sistema.

Listo: El proceso está listo para la ejecución. Bloqueado: El proceso está esperando un suceso. Suspendido: El proceso está en memoria secundaria Listo y Suspendido: El proceso está en memoria secundaria listo para ejecutarse ;o) si

se lo traer a MP.

Nuevo -> Listo y Suspendido, Nuevo -> Listo: Cuando se crea un proceso, se lo pasa a estado Listo. Si no hay suficiente memoria principal, se lo puede pasar a Listo y suspendido directamente (generalmente esta es la que se utiliza, Just Time).

Bloqueado -> Bloqueado y Suspendido: Un proceso que está en memoria principal se pasa a suspendido para dar espacio a otro que se pueda ejecutar y no esté bloqueado.

Bloqueado y Suspendido -> Listo y Suspendido: Cuando se produce el suceso que estaba esperando.

Listo y Suspendido -> Listo: Cuando no hay procesos listos en memoria principal, el SO tiene que taer alguno para que se pueda ejecutar.

Listo -> Listo y Suspendido: Puede optar por esta opción, por prioridades o porque supone que un proceso que está en estado Bloqueado se desbloqueará rápidamente.

Bloqueado y Suspendido -> Bloqueado: Igual condición anterior. Listo -> Ejecución: El dispatcher lo escogió así. Ejecución -> Listo: Timeout, System Call, etc. Ejecución -> Listo y Suspendido: Por timeout y hay un proceso en suspendido que

posee mayor prioridad como para estar en Listo.

Listo y Suspendido

Listo

BloqueadoBloqueado y suspendido

Terminado

Nuevo

Ejecución

AdmitirAdmitir

Expedir

Timeout

Esperar Suceso

Activar

Suspender

Salir

Ocurre Suceso

Activar

Suspender

MODELO DE 7 ESTADOSSuspender

Memoria: Controlan la memoria principal y secundaria.

E/S: Controlan los dispositivos y los canales de E/S

Tablas que sirven para tener información sobre el estado actual de cada proceso y

de cada recurso.

Archivos: Controlan información relacionada con los archivos. Procesos: Los administra y controla.

Categorías

Descripción de Proceso: Estructuras

de Control del SO

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Estructuras de Control de Procesos

Datos de Usuario: La parte modificable por el usuario.

Programa de Usuario: Código a ejecutar.

Bloque de Control de Proceso: Informe necesaria para que el SO controle al proceso.

Un error en una rutina puede dañarlos.

Un cambio de su diseño afecta a módulos del SO.

SOLUCION: Rutina de gestión que los protege ya que ella solamente los lee o escribe.

Depende del esquema de gestión de memoria

utilizado.

Deben mostrar la ubicación de cada segmento o página de

cada imagen de proceso, ya sea en memoria principal o

secundaria.

Identificador (PID)

Información del Estado del

procesador

Información de Control del

Proceso

Estructuras de Control de

Procesos

Imagen de un Proceso

Problemas de

Protección

Ubicación de los

Procesos.

Atributos de los

Procesos.

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Atributos de los procesos

Identificador (PID) o Identificador numérico del proceso.o Identificador numérico del proceso padre.o Identificador del usuario.

Información del estado del procesador o Sirve para guardar la información de los registros del procesador cuando se

interrumpe al proceso.o Registros del procesador (Visibles del Usuario, De Control y Estado y Puntero de

la Pila). Información de Control del Proceso

o Planificación y Estado: Información necesaria para la planificación del SO.o Elementos típicos.

Estado de Proceso: alguno del modelo de estados. Prioridad Información de planificación: depende del algoritmo de planificación. Suceso: identidad de un suceso que se está esperando para reanudar la

ejecución.o Estructuración de datos: Enlace con otros procesos en un tipo de estructura

(cola, anillo, etc).o Comunicación entre Procesos: información de comunicación almacenada.o Privilegios de los Procesos: Memoria, instrucciones, servicios y utilidades que

puede utilizar.o Gestión de Memoria: Punteros que indican la memoria virtual asignada.o Propiedad de los recursos y utilización: Indica los recursos controlados. También

puede incluir un historial.

Control de Procesos

Modos de Ejecución: Al ejecutarse una interrupción o un System Call se cambia a modo Kernel. Al finalizarse se cambia a modo Usuario.

o Motivo: Proteger al SO y a sus tablas de los programas de usuario.o Tipos

Modo Usuario: no ejecuta ciertas instrucciones privilegiadas Modo Kernel: Control completo del procesador, ejecuta todo tipo de

instrucciones.o El procesador sabe en que modo ejecutar mediante el registro PSW.

Pasos en la creación de un proceso: 1. Asignar ID al Proceso (PID).2. Asignar espacio para el proceso.3. Iniciar el bloque de control de proceso.4. Establecer los enlaces apropiados.5. Crear o ampliar otra estructura de datos.

Cambio de Proceso: Motivos o Interrupciones

Origen de la causa: externa a la ejecución de la instrucción en curso. Uso: Reacción a un suceso asincrónico externo.

o Trap (cepo) Origen de la causa: asociada a la ejecución de la instrucción en curso. Uso: Tratamiento de un error o una condición excepcional.

o System Call Origen de la causa: Solicitud explicita. Uso: Llamada a una función del SO.

Cambio de Estado de Proceso

Ejecución del SO o Características

Salvar el Contexto del Procesador.

Actualizar el bloque de control de Proceso que

estaba en ejecución.

Mover el bloque de control a la cola apropiada.

Seleccionar otro proceso para su

ejecución

Actualizar el bloque de control del proceso

seleccionado

Actualizar las estructuras de datos de la gestión de memoria.

Restaurar el Contexto del procesador al estado en que estaba para este

proceso.

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- El SO funciona de la misma forma que un Software corriente.

- El SO abandona el control y depende del procesador para recuperarlo.

o Enfoques Núcleo fuera de todo proceso: El concepto de proceso se aplica solo a los

programas de usuario. El código del SO se ejecuta como una entidad separada en modo privilegiado.

Ejecución dentro de los procesos de usuario: Casi todo el Software del SO es ejecutado en el contexto de un proceso de usuario.

- Las imágenes de los procesos incluyen zonas de programa, datos y de pila para los programas de Kernel.

- Hay una pequeña cantidad de código de cambio de proceso que se ejecuta fuera de todo proceso.

- Al suceder una interrupción o System Call solamente se realiza un cambio de modo, ahorrando 2 cambios de proceso.

Sistema operativo basado en Procesos: - El SO es una colección de procesos del sistema.- Las funciones más importantes se organizan en procesos

separados.- Impone una norma de diseño modular de programas con

interfaces mínimas y claras.- Es útil en entorno de multiprocesador o de varios

computadoras.

P1 P2 P3 Pn-1 Pn

NÚCLEO

P1

SO

P2

SO

P3

SO

Pn-1

SO

Pn

SO

FUNCIONES DE CAMBIO DE PROCESO

P1 P2 Pn SO1 SOn

FUNCIONES DE CAMBIO DE PROCESO

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CAPITULO IV: “Hilos, SMP y Micronúcleos”

Proceso e Hilos

Comunicación con otros procesos.

Un espacio de direcciones virtuales.

Acceso protegido a los procesadores.

Archivo y recursos de

E/S.

Estado de ejecución.

Contexto del Procesador.

Pila de ejecución.

Almacenamiento estático de variables

locales.

Puede acceder a memoria y recursos del Proceso.

Toma menos tiempo

crearlos.

Toma menos tiempo

borrarlos.

Toma menos tiempo hacer un Context

Switch.Pueden comunicarse entre si sin invocar al kernel ya que

comparten memoria y archivo.

Simplifican la estructura de un programa de

diferentes funciones.

Trabajo interactivo y en segundo plano.

Procesamiento asincrono.

Aceleración de la ejecución.

Estructuración modular de los programas

Proceso: Unidad de propiedad de recursos.

Thread: Unidad de expedición.

Ejemplos de Uso

Ventajas

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Tipos de Threads

User Lever Thread (ULT): o Características

La gestión de estos threads se hace en la aplicación, el kernel no es consciente de la existencia de estos threads.

Se utiliza una biblioteca para: crear, borrar, comunicar, planificar y manejar el contexto de los threads.

La biblioteca se ejecuta en el espacio de usuario y dentro del proceso. Si en un thread se produce un System Call o un Timeout, este thread

queda en estado de ejecución pero el proceso que lo contiene pasa al estado bloqueado.

o Ventajas El intercambio de threads evita 2 cambios de modo ya que no necesita

los privilegios del kernel. Se puede realizar una planificación específica sobre la aplicación. Se pueden ejecutar en cualquier SO, sin cambiar al kernel teniendo la

biblioteca necesaria.o Desventajas

La mayoría de System Calls son bloqueantes y esto bloquea a todo el proceso.

No aprovecha las ventajas de los multiprocesadores, ya que el SO no puede planificar a estos Threads.

o Formas de Evitar los problemas Jacketing: Convierte un System Call bloqueante en uno no-bloqueante

para el proceso. En lugar de realizar un System Call directo, se llama a una rutina de gestión que se fija si está ocupado el recurso de E/S, si es así entonces pasa el thread al estado Listo y cede el control a otro thread. Si el anterior thread recibe de nuevo el control, verifica si se desocupó el recurso.

Kernel Level Thread (KLT): o Características

Lo implementan W2k, Linux, OS/2, entre otros. La gestión de hilos la hace el Kernel. En el área de la aplicación hay una API para las funciones de gestión. El Kernel mantiene la información de contexto del proceso como un todo

y la de cada thread dentro del proceso. El Kernel realiza la planificación en función de los threads.

o Ventajas: Soluciona las desventajas de ULT.o Desventajas: Las ventajas de ULT negadas.

Combinadas (ULT + KLT): o Características

Lo implementa Solaris La gestión de threads se realiza por completo en el espacio de usuario. Múltiples ULT se asocian con varios KLT (de menor o igual número). El programador adapta la cantidad de KLT.

P P PP

User

Kernel

ULT KLT ULT + KLT

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Otras Estructuras

1 Proceso ~ 1 Thread: Cada thread de ejecución es un único proceso con sus propios recursos y espacio de direcciones. Lo implementa el viejo UNIX.

1 Proceso ~ N Threads: Un proceso define un espacio de direcciones y unos recursos dinámicos propios. Pueden crearse varios threads que ejecutan en dicho proceso. Lo implementa Win NT, Solaris, Linux, OS/2, OS/390, Mach, entre otros.

N Procesos ~ 1 Thread: Un Thread puede emigrar del entorno de un proceso a otro. Esto permite que un thread se pueda mover facilmente entre sistemas distintos. Lo implementa Clouds, Esmerald, entre otros.

M Procesos ~ N Threads: Combina los atributos de los casos 1:N y N:1. Lo implementa TRIX.

Multiprocesamiento

Categorías

SISD: 1 Procesador ejecuta 1 Flujo de instrucciones para operar en 1 secuencia de datos.

SIMD: N Procesadores ejecutan 1 Flujo de instrucciones para P secuencia de datos. MISD: N Procesadores ejecutan M Flujo de instrucciones para 1 secuencia de datos. MIMD: N Procesadores ejecutan simultaneamente M Flujo de instrucciones sobre P

secuencias de datos.

MIMD

Memoria compartida (fuertemente acoplados): Se comunican mediante la

memoria

Memoria distribuida (débilmente acoplados): Se comunican mediante líneas dedicadas o algún tipo de red.

Son las agrupaciones.

Master/Slave

SMP

Clasificación según la asignación de procesos

a los procesadores.

Clasificación según la comunicación

entre procesadores

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Master/Slave

El núcleo del SO siempre se ejecuta en un procesador

determinado.

El resto de procesadores ejecutan programas de

usuario y utilidades del SO.

El Master planifica.

Ventajas

Necesita menos modificaciones sobre

un SO monoprocesador

multiprogramado.

Un fallo en el Master puede

producir una caída del sistema.

El Master puede ser un cuello de botella.

Características

Master/Slave

Desventajas

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SMP

Ventajas

También pueden intercambiar

señales directamente. El núcleo se ejecuta en

cualquier procesador.

Cada Procesador se autoplanifica.

El usuario ve al sistema como si fuera un monoprocesador multiporogramado.

El SO es más complejo.

Si no se aplica alguna técnica, se pierde la

coherencia de cachés.

Las desventajas del Master/Slave

negadas.

Procesos o Threads concurrentes: es necesario que las funciones del Kernel sean reentrantes para permitir el

paralelismo entre procesadores.

Planificación: hay que tener cuidado en la planificación, ya que se pueden realizar desde

distintos procesadores. Se pueden planificar muchos

threads del mismo proceso.

Sincronización: hay que sincronizar el acceso a

recursos y posiciones de memoria compartidas.

Gestión de Memoria: hay que coordinar los mecanismos de

paginación de los diferentes procesadores.

Fiabilidad y tolerancia a fallos: Se deben reestructurar

las tablas de gestión en función del mismo.

SMP

Características

Desventajas

Cuestiones de Diseño

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Ventajas de un MicroKernel

Uniformidad de interfaces: Los servicios se utilizan mediante paso de mensajes esto impone una interfaz uniforme.

Extensibilidad: Facilita la extensibilidad ya que sólo es necesario modificar o añadir los servicios implicados.

Flexibilidad: Se pueden añadir o reducir características del SO.

Portabilidad: Los cambios necesarios para portar un SO a un nuevo procesador (no intel) son menores.

Fiabilidad: Se puede probar de un modo más riguroso.

Soporte a sistemas distribuidos: Un proceso puede enviar un mensaje sin saber en que máquina reside el destinatario.

Soporte para Sistemas Operativos Orientados a Objetos (OOOS)

Ventajas de un

MicroKernel

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Rendimiento de MicroKernels

o La desventaja potencial es que consume tiempo la comunicación a través del microkernel respecto a un simple SystemCall.o Las experiencias indican que más allá de la desventaja el rendimiento es igual o mayor a un sistema por capas.

El microkernel puede reconocer interrupciones, convertirlas en mensajes pero no gestionarlas, las gestiona el proceso receptor del mensaje.

Los procesos se comunican mediante

mensajes

Header: PID origen y PID destino.

Body: Puntero a un bloque de datos, datos

y información de control.Si los procesos no

comparten memoria implica copiar el mensaje

en la memoria.

Mach incorporó la idea de tener al Paginador como proceso aparte.

Cesión: un proceso puede ceder varias de sus páginas a otro proceso, el Kernel se encarga de reasignarlas.

Asociación: Se puede compartir memoria entre los procesos.

Rellenado: un proceso puede reclamar cualquier página concedida o asociada a

otro.

Diseño de MicroKernel

Gestión de Memoria a Bajo Nivel

Comunicación entre Procesos

Gestión de interrupciones y E/S

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CAPITULO V: “Concurrencia: exclusión mutua y sincronización”

Compartir recursos globales tiene riesgos

Múltiples aplicaciones

Aplicaciones estructuradas : implementadas como un

conjunto de procesos o hilos

Estructura del SO : implementado como un

conjunto de procesos o hilos

Dificultades

1.0

Seguir la pista a los procesos (Por medio del

PCB)

Asignar y retirar recursos a cada proceso activo

Proteger los datos y recursos de los

procesos

Evitar el race condition

Interacción entre

procesos2.0

Solo un proceso a la vez puede estar ejecutando

en su región crítica

DefinicionMétodos para

conseguirla3.0

Debe cumplirse la exclusión mutua.Un proceso que se interrumpe en una sección no

crítica debe hacerlo sin interferir con los otros procesos.

Un proceso no debe poder solicitar acceso a una sección crítica para después ser demorado indefinidamente, no puede permitirse el deadlock o startvation.

Cuando ningún proceso está en su sección crítica, cualquier proceso que solicite entrar a la suya debe poder hacerlo sin problema.

No se deben hacer suposiciones sobre la velocidad relativa de los procesos o el número de procesadores.

Un proceso permanece en su sección crítica sólo por un tiempo finito.

Requisitos

Labores del SO

Concurrencia

Exclusión mutua : Es necesaria al

tener concurrencia

Contextos en que puede presentarse

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Es difícil la gestión óptima de recursos

Es difícil localizar un error de programación. Los

resultados en general no son deteministas reproducibles

Dificultades

1.0

Monoprocesador

Multiprocesador

Interrupciones

Procesos que simultáneamente acceden

a una variable global

Motivos

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Definiciones

Race condition : Situación en la cual el resultado de 2 o + procesos concurrentes depende del orden de ejecución

Región crítica : Parte de un proceso en la que tiene acceso a un recurso crítico

Recurso crítico : Recurso que solo puede ser utilizado por 1 proceso a la vez

Grado de conocimiento de los procesos

Relación Influencia de un proceso en los otros Posibles problemas de control

No tienen conocimiento de los demás

Competencia Los resultados de un proceso son independientes de las acciones de los otros

Los tiempos de los procesos pueden verse afectados

Exclusión mutua

Deadlock Starvation

Tienen conocimiento indirecto de los otros (por ejemplo, objetos compartidos)

Cooperación por compartimiento

Los resultados de un proceso pueden depender de la información obtenida de los otros


Exclusión mutua

Deadlock Starvation Coherencia

de datosTienen conocimiento directo de los otros (hay disponibles unas primitivas de comunicación)

Cooperación por comunicación

Los resultados de un proceso pueden depender de la información obtenida de los otros


Deadlock Starvation

Interacción entre

procesos2.0

27


Definiciones

Live-lock : dos procesos están bloqueados, pero cualquier cambio en la velocidad relativa de los dos procesos rompería este ciclo y permitiría a uno entrar en la sección crítica.

S es el semáforo, que en si es una estructura. Las primitivas Wait y Signal SON PRIMITIVAS (NADIE LAS PUEDE INTERRUMPIR).

Con Busy-Waiting

Sin Busy-Waiting

Por SW

Alg. de Dekker

Alg. de Peterson

Por HW

Deshabilitar interrupciones

Instrucciones especiales del

procesador

Métodos para

conseguirla3.0

Test and Set : una variable global iniciada en 0. TS la cambia de 0 a 1 y viceversa. Si la pone en 1, devuelve true y se entra a la

región crítica, sino devuelve false

Intercambiar : una variable global iniciada en 0. INTERCAMBIAR cambia esa

variable por otra en iniciada en 1. Si se cambio a 1 se entra a la región critica, sino

no.

Por SO

Semáforos3.1

Monitores3.2

Paso de mensajes

3.3

28


Un semáforo débil es aquel que no especifica como se retiran los elementos de la cola de bloqueados del wait(s);Un semáforo robusto es aquel que implementa FIFO en la cola de bloqueados del wait(s);Los semáforos binarios toman valores entre 1 y 0.Los semáforos generales o contadores toman valores cualquieras > 0.

Dos o + procesos cooperan por medio de simples señales, de forma que se obliga a un proceso a detenerse en un determinado lugar a la espera de una señal específica.

Signal(S), V (S) o Up(S): Aumenta el valor del semáforo. Si el valor < 0 => se

desencola a un proceso que había quedado bloqueado para que continúe.

Wait(S), P(S) o Down(S): Disminuye el valor del semáforo. Si

el valor es < 0 => el proceso se bloquea.

Semáforos3.1

Problemilla: es jodido distribuir las funciones wait y signal sin advertir el efecto global de estas operaciones, pueden producir deadlock y starvation, hay que tener cuidado.

29


Monitores

Monitores

Las variables de datos locales están solo accesibles para los procedimientos del monitor y no para procedimientos externos.

Un proceso entra en el monitor invocando a uno de sus procedimientos.

Sólo un proceso puede estar ejecutando en el monitor en un instante dado, cualquier otro proceso que haya invocado al monitor quedará suspendido mientras espera a que el monitor esté disponible.

Puede ofrecer exclusión mutua fácilmente.

Características

Se proporcionan dos herramientas de sincronización atómicas

cwait(condicion); bloquea al proceso que llama a la condición c. El monitor está ahora disponible para ser usado por otro proceso.csignal(condicion); reanuda la ejecución de un proceso bloqueado por un cwait bajo la MISMA condición. Si no hay ninguno, no hace nada.El monitor tiene un único

punto de entrada. Solo un proceso puede estar en el monitor en cada instante.

Luego de hacer csignal(condicion) sale del monitor, si no está al final del procedimiento, el proceso que da la señal se bloquea según Hoare. Se los sitúa en una cola de urgentes para usar el monitor por separado.

Si el monitor está programado OK, el acceso al recurso protegido es correcto para TODOS los procesos.

El problema surge en:Si el proceso no terminó su ejecució, se suspenderá y luego se reanudará de nuevo (2 process switch).La planificación de los procesos debe ser fiable, cuando se ejecuta un csignal(cond); hay que garantizar que entre al monitor un proceso que se quedó bloqueado por la condición (si hay) y no otro.

Para eso surge cnotify(cond); que indica que el proceso notifica a los demás que liberó la condición y continúa ejecutando, el elegido de la cola de blokeados por la condición intentará entrar al monitor hasta que lo logrará. Puede haber starvation si el proceso que notifica no sale nunca del monitor, por eso se implementa un temporizador que obliga al proceso a dejarle el monitor a quien pueda ejecutarse.

30


Paso de mensajes

Fácil de implementarse en sistemas distribuidos.Se usan dos primitivas:

Send(destino, mensaje) Receive(origen, mensaje)

La comunicación entre mensajes implementa un grado de sincronización.Las funciones pueden ser blokeantes o no blokeantes

Send blokeante y receive blokeante: Se conoce como rendezvous. Permite una fuerte sincronización entre procesos. Send no blokeante y receive blokeante: Esta es la combinación más útil. Send no blokeante y receive no blokeante: nadie espera nada.

Hay que tener cuidado con el send no blokeante ya que puede originar que un proceso genere mensajes repetidamente si no se lo recata. El send no blokeante obliga al programador el peso de determinar que mensaje se recibió: los procesos deben emplear un ACK de messages.

Direccionamiento directo

La primitiva send incluye una identificación del proceso destino. Receive puede gestionarse de dos formas: una es que se aclare de quien se está esperando el message (direccionamiento explicito), y la otra es que el parámetro ‘origen’ nos retorne de quien recibió el mensaje que recibió y así chequear que hacer (direccionamiento implicito).

Direccionamiento indirecto

Se envían los messages a una estructura de datos compartida, formada por colas llamadas mailboxes o buzones. Así, un proceso envía messages al mailbox apropiado y el que le gustaría recibir los mensajes de ese proceso, los recoge de ese mailbox respectivo.

Se permite mayor flexibilidad en el uso de mensajes.Puede permitir interacciones 1:1 , 1:N o N:M entre emisores y receptores.Si es N:M se denomina port o puerto al mailbox.Si es 1:N es un emisor que difunde sus mensajes a muchos receptores.

31


CAPITULO VI: “Concurrencia: deadlock y starvation”

Puede ser usado con seguridad por un proceso y no se agota con el uso. Ej: Procesador, canal de E/S,

memoria principal, semáforos, etc

Puede ser creado (producido) y destruido (consumido). Ej:

Interrupciones, señales, mensajes, información de

buffers de E/S, etc.

Exclusión mutua: solo un proceso puede usar un recurso cada vez.

Retención y esperar: un proceso puede retener recursos mientras espera que le asignen otros.

No apropiación: ningún proceso puede ser forzado a abandonar un recurso que retenga.

Círculo vicioso de espera: existe una cadena cerrada de procesos.

PrevenciónPredicción

Detección

Condiciones

Formas de tratalo

Consumibles

Reutilizables

Recursos

DEADLOCK: bloqueo permanente de un conjunto de procesos que compiten

por los recursos del sistema o bien se

comunican unos con otros.

A cada recurso se le asocia un índice, si un proceso tiene solo un recurso puede pedir recursos con índice mayor.

Exclusión mutua: no puede anularse porque es necesaria.

Retención y esperar: se exige que todos los procesos soliciten de un saque todos los recursos que necesiten y se bloqueen hasta obtenerlos a TODOS.

No apropiación: solo se aplica a recursos cuyo estado puede salvarse y restaurarse fácilmente. Al bloquearse un proceso debe liberar los recursos de los que se apropió, o sino, si un proceso está usando el recurso, se le puede pedir que lo libere (si el proceso tiene mayor prioridad).

Recursos sin uso durante un período considerable.Mucho tiempo de suspensión para obtener los recursos, pudiendo haber ejecutado algo de código.Puede no conocerse por adelantado todos los recursos que se necesitan.

Problemas

Directa: evita alguna de las tres condiciones primeras.

Prevención: elimina la posibilidad de que

ocurra deadlock.

Indirecta: evita la cuarta condición.

32


33


Vector Recurso: (R1,R2,R3,... ,Rn)Vector Disponible: (D1,D2,D3,…,Dn)

Matriz Demanda Máxima (exigencias de c/proceso para cada recurso):

Matriz Asignación (cant de recursos asignados a cada proceso):

Cada columna representa a un recurso.Cada fila representa a un proceso.

Un proceso solo iniciará si para cada recurso i:

Ri ≥ E(ProcesoNuevo, Ri) + ∑E(ProcesoK,Ri) (Sumatoria desde K=1 hasta N)

Se tiene que cumplir además que:Ri ≥ E(ProcesoNuevo, Ri) ≥ A(ProcesoNuevo, Ri)

Se necesitan conocer las peticiones futuras de recursos.Permite mayor concurrencia que la prevención.Los procesos NO deben estar sincronizados.

Chequeo si puedo ejecutar a algún proceso con los recursos que tengo disponibles y lo que el proceso demandó y se le fue asignado, si es así, lo ejecuto hasta el final.Libero los recursos que se le asignaron, y descartó a proceso.Comienzo de nuevo.Si algún proceso no se puede ejecutar, hay un estado no seguro.Hay que considerar que los procesos liberan TODOS los recursos que usaron, o no finalizan

Algoritmo del banquero

Predicción: se hacen elecciones acertadas para nunca llegar a deadlock, y se la

evita.

NO ASIGNAR UN

RECURSO

Enfoques

NO INICIAR UN PROCESO

Se asume que todos los procesos expresan su demanda máxima a la

vez. Estado Seguro: existe al menos una secuencia que no lleva a deadlock. Todos los procesos se pueden ejecutar.Estado inseguro: no existe ninguna.

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Marcar procesos con fila de matriz asignación nula.Vector auxiliar W = Vector disponible.Buscar un proceso no marcado que: su fila en la matriz solicitud sea <= W , si no se encuentra a ningún proceso => END.W = W + MatrizFilaAsignacion, volver a 3.

Si algún proceso no queda marcado => DEADLOCK

Abortar todos los procesos bloqueados.

Retroceder cada proceso bloqueado hasta un punto de control y volver a ejecutar.

Abortar sucesivamente procesos bloqueados hasta que no haya deadlock.

Menor tiempo de procesador consumido.Menor número de líneas de salida producidas.Mayor tiempo restante estimado.Menor número de recursos asignados.Prioridad más baja.

Criterio de Selección.

Estrategias de recuperaciónDetección: el SO ejecuta una rutina de detección de deadlock y si lo detecta intenta recuperarse.

Apropiarse de recursos sucesivamente hasta que no haya deadlock.

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Estrategia Integrada de DeadLock:

o Agrupar los recursos en clases (memoria principal, recursos internos, etc).o Ordenación líneal de las clases (prevención directa).

Cada clase emplea un algoritmo apropiado.

36


CAPITULO VII: “Gestión de Memoria”

En un sistema multiprogramado, la memoria se divide en: SO y Área de usuario (para sus procesos).

Requisitos de la gestión de memoria

Tipos de direcciones

Estática Dinámica

Paginación

Segmentación

Carga y Montaje de Procesos

Buddy System Partición de memoria.

Técnicas de administración de

Memoria

Gestión de Memoria: llevar a cabo dinámicamente la tarea de subdividir a los procesos

para facilitar la multiprogramación y el

swapping.

37



Reubicación

Un proceso no debe tener asignado un espacio fijo en la memoria principal. Cuando es “Suspendido” y vuelto luego a “Listo” debe poderse ubicar en otro espacio de

memoria.

El SO debe conocer la ubicación de la imagen de cada proceso.El SO y el HW del procesador deben ser capaces de traducir las referencias del programa a las direcciones físicas reales donde se encuentre actualmente el programa en la memoria principal.

Cada proceso debe protegerse contra interferencias no deseadas de otros procesos (accidental o intencionadas).

El HW del procesador debe ser capaz de abortar estas instrucciones en el momento de ejecución.

Es respaldado por los mecanismos de reubicación.

Compartimiento

Se debe tener la flexibilidad de permitir el acceso de varios procesos a la misma zona de memoria principal,

sin comprometer la protección básica.

Es respaldada por los mecanismos de reubicación.

Protección

38



La memoria principal se organiza como un espacio de direcciones lineal que consta de una secuencia de bytes o palabras.

La memoria secundaria se organiza de forma similar.La mayoría de los programas se organizan en módulos.

Los módulos pueden escribirse y compilarse independientemente.

El sistema resuelve las referencias entre módulos.

Ofrece distintos grados de protección a módulos con un

escaso coste adicional.

Mecanismos de compartición de módulos.

La memoria principal mantiene los programas y datos de uso actual, la memoria secundaria mantiene

los programas y datos a largo plazo.

La responsabilidad del flujo entre la memoria principal y la memoria secundaria no se le asigna al programador porque:

En un entorno multiprogramado, durante la codificación no se conoce cuanto espacio habrá disponible o donde estará el programa.La memoria principal disponible para un programa y sus datos puede ser insuficiente (se puede usar overlaying, pero gasta tiempo de programador).

Organización física

Organización lógica

El SO y el HW pueden tratar a los programas en memoria en forma de módulos de algún tipo.

Ventajas

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Fragmentación Interna: malgastar espacio dentro de una partición.

La memoria se divide en regiones con límites fijos durante la generación del sistema. Un proceso se carga en una partición de

menor o igual tamaño.

Tipos

De igual tamaño

Algoritmo de ubicación: un proceso se carga en

cualquier partición libre.

Algoritmo de ubicación: se asigna a cada proceso la partición más pequeña a la que quepa. Hay una cola de procesos por partición.se asigna a cada proceso la partición más pequeña en la que quepa y esté disponible. Hay una cola única de procesos.

Ventajas

Poco overhead y sencillo de implementar.

Un programa puede no caber en la partición más

grande. Se debe usar overlaying.

Fragmentación Interna

La cantidad de procesos concurrentes está limitada por

el número de particiones.

Desventajas

De distinto tamaño

Estática

Partición de Memoria

40


Fragmentación externa: la memoria fuera de toda partición se fragmenta cada vez más, tanto que no se puede ubicar a ningún proceso.Compactación: Desplazar los procesos y ponerlos contiguos para que la memoria libre quede toda junta y así eliminar la fragmentación externa. Consume mucho tiempo de CPU hacerlo.

Partición de memoria

Las particiones son variables en número y longitud. Cuando se carga un proceso se le asigna exactamente tanta memoria como necesite, no más.

No hay fragmentación interna.

Hay fragmentación externa, solucionada por la compactación, aunque esto consume tiempo.

Best-Fit: Se elige la partición más chica y disponible donde quepa el proceso. Es el peor, se llena de bloques

muy pequeños como para ubicar a algún proceso futuro.

First-Fit: Recorre la memoria desde el principio y escorge la primer partición donde quepa el proceso. Es el más sencillo y el más rápido. Aunque asigna en el inicio de la memoria y la barre

continuamente.

Next-Fit: Recorre la memoria desde el lugar de la última ubicación y elige la siguiente partición donde quepa el proceso.

El bloque final de memoria se particiona más rapidamente.

Worst-Fit: Asigna el bloque más grande posible.

Algoritmo de ubicación

Dinámica

Desventajas

Ventajas

41


Partición de memoria

Es inferior a la paginación y segmentación, pero es útil en sistemas paralelos con un eficiente método de asignar y liberar programas en paralelo. Genera fragmentación interna, e intenta mejorar la fragmentación externa.

Me cae un proceso que ocupa X memoria.Lo debo ubicar en un bloque tal que:

Si es = X, lo ubico tranka.Si es > X, me fijo si lo puedo partir en 2 pedazos al bloque, tal que en una mitad se pueda meter a X.

Si se libera un bloque que se había partido antes y tiene a su buddy (colega) libre, se unen.

Buddy System

42


Referencia a una posición de memoria independiente de la asignación actual de la memoria.

Se debe hacer una traducción a una dirección física.

Caso particular de dirección lógica, se conoce un punto de dirección física (en gral el comienzo del proa) y se referencia a un offset desde ese

punto.

Se necesita un mecanismo de HW para hacer una traducción a una dirección física.

Para obtener la dirección física:RegistroBase + DirecciónRelativa < RegistroLímite

Sino se genera una excepción que el SO debe atender. Esto es por protección.

Posición real de la memoria.

Dirección lógica

Tipos de direcciones

Dirección relativa

Dirección física

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Pequeña cantidad de fragmentación

interna.

La memoria principal se divide en un conjunto de pequeños frames de igual tamaño, y cada proceso se divide en un conjunto de páginas de igual tamaño que los frames.

Un proceso se carga situando sus páginas en frames libres pero no necesariamente contiguos.

El SO mantiene por cada proceso una tabla de páginas (MPT)

Se utilizan referencias a direcciones lógicas: NroPag|Offset

El procesador debe saber como acceder a la MPT del proceso. Posee un registro para esto.

El SO mantiene una

lista de frames libres.

El tamaño de page y frame son potencia de 2. La dirección relativa al inicio del

programa y la dirección lógica son iguales.Bus de direcciones: n bits

el tamaño de la página 2k

k: nro de bits en el offset.n-k: nro de bits por page.2n-k nro de pages

TRADUCCION DE DIRECCION POR HW

Me llega: Page|OffsetUtilizo page como índice en la MPT del proceso y obtengo el frame asignado.Nro de Frame * 2k concatenado con offset = DIR FÍSICA!

Paginación Simple

Ventajas

Desventajas

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Cada proceso se divide en una serie de segmentos (que pueden ser de diferente tamaño). Se los carga situándolos en memoria principal y no tienen

porque ser contiguas.

Fragmentación externa, menor que la partición dinámica.


Se utilizan referencias a direcciones lógicas: Número de Segmento|Offset

El SO mantiene por cada proceso una tabla de segmentos.

El SO mantiene una lista de bloques libres con su longitud.

Ventaja: permite organizar los programas y datos.

Desventaja: el programador debe ser consciente de la limitación de tamaño máximo de los segmentos.

Traducción de direcciones por HWMe llega NroSegmento|Offset Utilizo el nro de Segmento como índice en la tabla de segmentos y obtengo la posición física del segmento.Sumar posición física del segmento con offset.Si supera la longitud del segmento, la dir. no es válida.

Visible al programador.

Ventajas

Desventajas

Segmentación

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Carga y Montaje

Código Objeto: código de programa y datos.Carga: Llevar un único código objeto a memoria principal y crear una imagen de proceso.Montaje: Toma como entrada una colección de módulos objeto y genera un módulo de carga.

CargadorTiempo de enlace Función

Tiempo de programación El programador especifica direcciones físicas en el programa.

Tiempo de compilación o ensamblaje El programa contiene referencias simbólicas a direcciones y el compilador o ensamblador las convierte en direcciones físicas reales.

Tiempo de carga El compilador o ensamblador genera direcciones relativas. El cargador traduce éstas a direcciones absolutas en el instante de carga del programa.

Tiempo de ejecución El programa cargado conserva direcciones relativas, el hw del procesador las traduce dinámicamente a direcciones físicas reales.

MontadorTiempo de montaje Función

Tiempo de programación No se permiten referencias a programas o datos externos, el programador sitúa dentro del programa el código de todos los subprogramas referenciados.

Tiempo de compilación o ensamblaje El ensamblador debe ir a buscar el código fuente de cada subrutina que sea referenciada y la ensambla como unidad.

Creación del módulo de carga Todos los módulos objeto se han ensamblado usando direcciones relativas. Estos módulos se montan todos juntos y todas las referencias se declaran de nuevo relativas al origen del módulo de carga final.

Tiempo de carga Las referencias externas no se resuelven hasta que el módulo de carga sea ubicado en la memoria principal.

Tiempo de ejecución Las referencias externas no se resuelven hasta que el procesador ejecute las llamadas externas. En ese momento, se interrumpe el proceso y se monta el programa llamador con el módulo que se necesita.

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CAPITULO VIII: “Memoria Virtual”

Conjunto Residente: Parte de un proceso que está en Memoria Principal, su tamaño es la cantidad de Memoria Principal asignada a un proceso. Son los frames asignados.Hiperpaginación (Trashing): El procesador consume más tiempo intercambiando frames que ejecutando instrucciones.Principio de cercanía: las referencias a datos y programas tienden a agruparse.

Memoria Virtual

Avances de la paginación y la segmentación

Todas las referencias de un proceso son direcciones lógicas traducidas a físicas en tiempo de ejecución. Así se puede reubicar un proceso.

Un proceso puede dividirse en partes (páginas o segmentos) que pueden estar dispersas en Memoria

PrincipalComo resultado no será necesario que todas las

páginas o segmentos de un proceso estén en Memoria

Principal durante la ejecución.

El procesador con la tabla de páginas o segmentos, siempre es capaz de determinar si una referencia está o no en el conjunto residente. Si encuentra una referencia que no está en el conjunto residente genera una excepción “fallo de

acceso a memoria” (en paginación Page Fault). Pone al proceso a “Bloqueado” , y trae a Memoria Principal la parte del proceso referenciada mediante una

operación de E/S y puede expedir otro proceso.

Ventajas:Se pueden mantener más procesos en MP.Un proceso puede ser más grande que la MP.Necesita soporte de HW y el SO debe gestionar los frames.

El principio de cercanía sugiere

que este esquema funciona.

47


Estructuras utilizadas en Paginación Virtual

MPT (Memory Page Table): contiene todas los frames que posee un proceso, indicando si están en memoria principal o secundaria y el número de frame o la dirección en disco. Se consulta mediante una correspondencia directa con el número de página de la dirección lógica.TLB (Translation Lookaside Buffer): Contiene aquellas entradas a la MPT usadas hace poco, indicando a que Proceso pertenecen. Reside en la CACHÉ. El procesador consulta simultáneamente varias entradas de la TLB (correspondencia asociativa), si no encuentra nada, entonces verifica la MPT del proceso y actualiza TLB.

Tamaño de Página – Factores a considerar

1. Fragmentación interna: a menor tamaño de página, menos fragmentación interna y más número de páginas => mayor grado de multiprogramación => más procesos en la cola de listos. La MPT por proceso es más grande.

2. Características físicas de los dispositivos de memoria secundaria: Son propicios para mayores tamaños de página, transfieren por bloques de datos.

3. Efecto en el Page Fault

4. Tamaño de la memoria física

P M # Frame Bits de Control

MPT (Memory Page Table)

Diferentes Páginas (es el subíndice)

Dirección Virtual o Lógica de Memoria:

NroPagina|Offset

Con el número de página, tenés el subíndice en la MPT, luego obtenés el #Frame y la dirección física es: NroFrame*TamañoPágina|Offset

Tamaño Página es 2cantidad_de_bits_para_offset

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Estructura de la MPT (Memory Page Table)

Las MPT también están sujetas a paginación (pueden estar en Memoria Principal o en Memoria Virtual):

Por una referencia a memoria pueden haber dos fallos -> 1 para MPT, otro Page Fault de página de proceso.

Tabla de páginas invertidas

Tabla de páginas Raiz: siempre en MP y una por cada proceso.

PTE a UserTable

Tabla Raiz

Dirección virtual:OffsetTablaRaiz|OffsetUserTable|

OffsetMP

Procesador tiene un registro que contiene un puntero a la tabla raiz que se actualiza cuando se

carga el proceso.

Se emplea una HashTable. La parte de número de página se le aplica la función

hash(x), el índice de la HashTable tiene un puntero a Página de la Tabla Invertida, y

luego un campo encadenamiento a la siguiente página correspondiente. A la

misma función hash.

Se emplea una parte fija para las tablas. Puede haber collision, se

la soluciona con el encadenamiento

Estructura de la MPT

Esquema de 2 niveles

Enfoques

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Segmentación Virtual – Implicaciones

o Simplifica la gestión de datos crecientes. Un segmento puede crecer y si toca a otro el SO lo mueve a un área mayor. Si no puede hacerlo lo descarga y será devuelto en otro momento.

o Los módulos pueden escribirse y compilarse independientemente. El sistema resuelve las referencias entre módulos.

o Proporciona mecanismos de compartición de módulos.o Proporciona mecanismos de protección entre módulos.

Estructura de la Tabla de Segmentos

PAGINACION Y SEGMENTACION COMBINADAS

El espacio de direcciones del usuario se divide en segmentos según el programador. Cada segmento se divide en páginas.

Algoritmo de traducción

1. Al ponerse en ejecución el proceso, se carga de la PCB un puntero a la tabla de segmentos en un registro del procesador (SP – Segment Pointer).

2. Al llegar una dirección virtual: SP+NroSegmento obtengo un pointer a la base de una de las tablas de páginas del proceso (la MPT), hay una MPT por segmento.

3. Luego hago, BaseMPT+NroPagina y puedo obtener el número de frame o Page Fault :(

4. Si hago (NroFrame*TamañoDePagina)+Offset = DIRECCION FISICA POSTA!!!!

Estructuras

Dirección Virtual

NroSegmento|Offset

P M Otros Bits de control Base de Segmento Long de Segment

Dirección Virtual

NroSegmento|NroPage|Offset

BitsControl Long Segment Base Segment P M Bits Control # Frame

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Software del SOEmplear o no memoria

virtual

Uso de paginación, segmentación o ambas.

Algoritmos empleados para problemas de

gestión de memoria

Dependen del HW

Políticas de lectura: Relacionada con la decisión de cuando se debe

cargar una página en MP.

Paginación por demanda: se trae una página a la MP sólo cuando se hace

referencia a esa página.

Si las páginas de un proceso se cargan secuencialmente en memoria secundaria es más eficiente traer un bloque que de a una.

No es efectiva si las páginas extras que se traen, no se referencian… se hizo una sobrecarga en la E/S al dope.

Para segmentación pura, son los mismos que en Particiones dinámicas.

Para paginación pura o paginación con segmentación es

innecesaria.

TIPOS

Políticas de ubicación: Determinar donde va a recidir una parte del proceso en la MP

Paginación por previa: se cargan otras páginas distintas a las demandadas, debido a un

PageFault

El diseño depende de…

Software del SO

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Software del SO (Continuación) – Políticas de Reemplazo

Bloqueo de Frames: se asocia un bit de BLOQUEO a cada frame, puede guardarse en una tabla de frames o en la MPT. Si el bit está activado, no puede ser reemplazada la página. Generalmente el SO bloquea sus frames, así no se autoreemplaza.Políticas de reemplazo: Trata de la selección de la página a reemplazar en la MP cuando se debe cargar una nueva página y no hay un frame Libre. Su objetivo es reemplazar la página que tenga una menor posibilidad de ser referenciada en un futuro cercano. Cuanto más elaborada y más sofisticada es la política de reemplazo, mayor overhead de SW del SO y HW del procesador.Anomalía de Belady: Es una cosa medio loka, que ocurre solamente en el algoritmo FIFO… es cuando al aumentar la cantidad de frames que se le asignaron a un proceso, aumenta la cantidad de page faults. Buscar en google ejemplos si no lo creen.

Algoritmos de reemplazo:

o OPT – Optimal: Selecciona la página que más tiene que esperar para ser referenciada. Es la que produce la menor cantidad de Page Faults, por eso es la ideal. Resulta imposible de implementar pero sirve para comparar con los demás algoritmos.

o LRU (Least Recently Used): Selecciona la página que no ha sido referenciada desde hace más tiempo. Es cercana a la OPT en eficiencia. Es difícil de implementar, pero se puede simularla en SW usando dos métodos:

PILA: Se guarda en la cima de la pila a las páginas que se van referenciando, cuando hay que reemplazar a alguna página se selecciona la última que se encuentra en la PILA. Es difícil de implementar, y produce un overhead terrible.

TIMESTAMP: Se guarda la última referencia en un campito para saber cuando fue la última vez que se referenció la página.

o FIFO: Selecciona la página que ha estado más tiempo en la memoria. Apesta, ya que que haya estado más tiempo en la memoria no significa que no se referencie mucho. Apesta mucho ya que se puede producir la Anomalía de Belady. Fácil de implementar.

o CLOCK: Se asocia un bit a cada frame (bit de uso). Cuando se carga una page por 1era. vez se pone en 1. Si se hace alguna referencia a algun frame, se lo pasa a 1 si está en el conjunto residente. Hay un puntero del clock que va dando vueltas por el conjunto de frames de la MP… va buscando un frame con bit de uso = 0, si lo encuentra entonces reemplaza a ese frame!... mientras vaya barriendo los frames, los que tienen el bit en 1 los pasa a 0.

o CLOCK CON BIT DE MODIFICACION: Además del bit de uso se agrega un bit de modificación, recorre sin cambiar el bit de uso, buscando bitdeuso=0 ^ bitdemodificacion=0. Si falla, entonces recorre poniendo bitdeuso=0 y busca: bitdeuso=0 ^ bitdemodificacion=1. Si falla, entonces repite de nuevo todo. Intenta evitar escrituras en memoria secundaria.

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Políticas del tamaño del conjunto residente.

El núm. de frames asignados a un proceso es fijo, determinado por el tipo de proceso, el programmer o el

admin. del SO

La página a reemplazar se elige del conjunto residente del proceso que tuvo el Page Fault

Desventaja: Es necesario decidir por anticipado la cantidad de memoria asignada a un proceso. Si te equivocaste, cagaste

En un principio se le asigna un núm. de frames a cada proceso, manteniendo el SO frames libres.

Cuando se produce un Page Fault se agrega un frame libre al proceso y se carga la page.

Si no hay más frames libres, la page a reemplazar se elige de todos los frames excepto de los blocked.

Desventaja: No hay ninguna disciplina que determine que proceso debe perder un frame cuando ya no hay más frames libres. Se contrarresta con el almacenamiento intermedio de pages, que sería tener una lista de pages reemplazadas por si las dudas alguien la referencia.

En un principio se le asigna un núm. de

frames a cada proceso.

La página a reemplazar se elige del conj.

residente del proceso que tuvo el PageFault

De vez en cuando, se vuelve a evaluar las asignaciones de frames a los procesos. Se aumenta o disminuye para

mejorar el rendimiento global

Asignación Variable y Alcance Local

Políticas del tamaño del

conjunto residente

Asignación Fija yAlcance Local

Asignación Variable y Alcance Global

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Estrategias para equilibrar en Asignación Variable y Alcance Local

Tiempo virtual: tiempo en el que el proceso está realmente en ejecución, por ejemplo: ciclos de instrucciones.

Si un frame no fue referenciado en ∆ veces se lo saca del conj. de trabajoSi un frame se referencia y no está en el conj. de trabajo, se lo agrega.

Supervisar el conjunto de trabajo de cada proceso.

Eliminar periódicamente frames que no pertenezcan al conj .de trabajo.

Un proceso puede ejecutar si su conj. residente incluye a su conj. de trabajo

El pasado no siempre predice al futuro.

Es impracticable una medida real del conj. de trabajo para cada proceso.

El valor de es ∆ desconocido y puede variar.

Desventajas

Estrategias para Asignación Variable

y Alcance Local

Estrategia motivada

Conjunto de Trabajo: Conjunto de páginas calculadas en un instante de tiempo virtual T, a las que un proceso ha hecho referencia en las últimas ∆ unidades de tiempo virtual

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Estrategias para equilibrar en Asignación Variable y Alcance Local (continuación).

Ningún frame se retira antes de que pase F unidades de tiempo.

Se asocia un bit de uso a cada frame, que se pone en 1 cuando se lo accede.

Cuando se produce un PageFault el SO anota el tiempo virtual (contadora) transcurrido desde el último PageFault

de ese proceso

Si ese tiempo virtual es:< a un umbral F => se le agrega un frame>= a un umbral F => se le quitan frames con bituso=0 y se ponen bituso=0 a todos los frames que quedaron en el conj. residente.

Puede mejorarse con un umbral superior para evitar el crecimiento.

Mejora aun más si se le pone un Almacenamiento Intermedio de Páginas

No rinde cuando se produce un desplazamiento a una nueva

ubicación.

PFF (Page Fault Frecuency): se verifica cada T tiempo los

PFF de un proceso y se lo compara contra un umbral.

Desventajas

Estrategias para Asignación Variable y

Alcance Local

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Estrategias para equilibrar en Asignación Variable y Alcance Local (continuación).

Grado de multiprogramación: Se refiere a la cantidad de procesos que pueden estar en MP.

Control de Carga – Otra cosa medio loka que hace el SO

Al comienzo de un intervalo de muestreo a los frames se le ponen bitdeuso=0

Si una página es referenciada => bitdeuso=1

Si se produce un PageFault se agrega un frame y se setea la page con bitdeuso=1

Al final del intervalo de muestreo se sacan los frames con bitdeuso=0

Variable Interval Sampled Working Set (VSWS): Intenta

solucionar el fenómeno de transición entre ubicaciones

Estrategias para Asignación Variable

y Alcance Local

Modera el grado de multiprogramación.

Si hay pocos procesos en MP => Mucho SwappingSi hay muchos procesos en MP => Mucho Trashing!!!

Estrategias (to be continued in next

page)

Control de Carga

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Estrategias para Controlar la carga

Estrategias para control de Carga

El conjunto de trabajo o el PFF: solo se puede ejecutar los procesos con conj. residentes suficientemente grandes

Criterio L = S

L: Tiempo medio entre PageFaultsS: Tiempo medio exigido para procesar un PageFault.Se deja de cargar procesos.

50%

El uso del dispositivo de paginación a 50%

Reloj adaptado

Se controla su velocidad

Si es < a umbral F

Se producen pocos PageFaults o hay muchas páginas sin referencias. Debe aumentar el grado de multiprogramación.

Se debe bajar el grado de multiprogramación.

Si es >= a umbral F

Para bajar el grado de multiprogramación, suspendo procesos.¿Qué proceso saco?El de prioridad menor.El que tiene más PageFault.El que se cargó a lo último en MP.El que tiene el menor tamaño de conj. residente.El que tiene el mayor tamaño de conj. residente.Al que le falte el mayor tiempo de ejecución.

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CAPITULO IX: “Planificación en Monoprocesador”

Es recomendable ver la figura 9.2 de la página 386 de st.

Planificador de Largo Plazo: Organizar a los procesos que

van a ingresar al sistema.Decisión de pasar:

De “Nuevo” a cualquiera, y de cualquiera a “Terminado”

Planificador de E/S: decisión sobre que petición de E/S

será tratada por un dispositivo de E/S disponible.

Planificador de Media Plazo: Se encarga del swapping de los procesos.

Decisión de pasar: Cualquiera a “Bloqueado y Suspendido” y

Cualquiera a “Listo y Suspendido”, y viceversa.

Planificador de Corto Plazo: El famoso Dispatcher que determina que proceso va a

tomar el CPU.Decisión de pasar:

De Cualquiera a “Ejecutado”.

Criterios de Planificación

(a corto plazo).

Planificación de Monoprocesadores: consiste en

asignar los procesos al procesador de forma de cumplir

el tiempo de respuesta, la productividad y la eficiencia del

procesador.

Tipos

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Criterios orientados al UsuarioDe rendimiento Tiempo de retorno (Turnarround

Time)Intervalo entre el lanzamiento de un proceso y su finalización.Turnarround Time = Tiempo de Finalización – Tiempo de Llegada

De rendimiento Tiempo de respuesta (responsive Time)

Intervalo entre que se emite una solicitud y se recibe una respuesta.

De rendimiento Plazos Se deben cumplir los plazos de finalización especificados.

Otros Previsibilidad Un Trabajo se debe ejecutar aprox. en el mismo tiempo y con el mismo coste.

Criterios orientados al SistemaDe rendimiento Productividad Maximizar el núm. de procesos

terminados por unidad de tiempo.

De rendimiento Utilización del procesador Maximizar el tiempo que está ocupado el procesador.

Otros Equidad Los procesos deben ser tratados de igual forma y ninguno debe sufrir starvation.

Otros Prioridades Se debe favorecer a los de mayor prioridad.

Otros Equilibrio de Recursos Se debe mantener ocupados los recursos del sistema.

Algoritmos de planificación en el dispatcher

Non-Preemtive: Puede otro Proceso robarle el procesador con aprobación del SO.Preemtive: El proceso solo deja el procesador si termina o se bloquea en una E/S.

Algoritmo Tipo DescripciónFCFS (First Come First Serve) Non-Preemtive Es un FIFO apestoso.PRI (Prioridades) Puede ser cualquiera. Se ejecuta al proceso con más

prioridad. El algoritmo varía si es o no Preemtive.

RR (Round Robin) Preemtive Se basa en un Quantum (Q), se trata a la cola de listos como un FIFO, se ejecuta un proceso y se lo saca del procesador si se le acaba el Q o se bloquea antes que se le acabe.

SPN (Shortest Process Next) Non-Preemtive Se ejecuta al proceso de la cola de listos con mayor Burst de CPU.

SRT (Shortest Remaing Time) Preemtive(Solo en los momentos de llegada de nuevos proc.)

Se ejecuta al proceso de la cola de listos que le quede el menor Burst de CPU.

HRRN (Highest Response Ratio Next)

Non-Preemtive Se elige al que tenga el menor R = (w + s)/s

VRR (Virtual Round Robin) Preemtive Es como un RR, solo que si un proceso se bloquea por una E/S y no termino su Q, pasa a una cola auxiliar luego de desbloquearse por la E/S, donde ejecuta el Q que le restaba ejecutar. La cola auxiliar tiene más prioridad de ejecución.

FeedBack Preemtive Maneja muchas colas de listos

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con prioridad N.Cuando un proceso ingresa al sistema, se mete en la cola RQ0 que es la que tiene más prioridad. Luego de que un proceso se ejecute, pasa a la cola de RQn+1 (la siguiente con menor prioridad).Cada proceso puede ejecutar el mismo Q, o diferentes Q según la cola “i” en la que esté = 2i

ATENCIÓN (IMPORTANTE): No es lo mismo SJF (Shortest Job First) que SPN (Shortest Process Next) ya que uno es para un LTS (Long Term Scheduler) y el otro para un STS (Short Term Scheduler), respectivamente. Pero el criterio es el mismo.

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CAPITULO X: “Planificación en Multiprocesador”

Este capítulo tiene MUCHA trash.Granularidad: frecuencia de sincronización entre los procesos del sistema.

Tipos de Multiprocesadore

s

Granularidad

Asignación de procesos a los procesadores

Uso de multiprogramación en cada procesador

Expedición real de procesos

Planificación de procesos

Planificación de threads

Reparto de carga

Planificación por grupos

Asignación dedicada de procesadores

Planificación dinámica

Características Requisitos

Métodos

Planificación de Multiprocesadores

Elementos de Diseño

Planificación en tiempo real

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Tipos de multiprocesadores

Clustering: Conjunto de procesadores relativamente autónomos. Cada uno tiene su propia memoria y sus canales de E/S. SMP: Conjunto de procesadores que comparten una MP y son controlados por un SO. Master/Slave: Hay un procesador de propósito general y otro que solo ejecuta al SO (Master). Si el Master cae, se cae todo a la mierda

Asignación de procesos a los procesadores

Tipo de Asignación: por demanda

Ningún procesador posee ninguna ventaja física en el acceso a la MP o dispositivos de E/S. Se tratan a los procesadores como un recurso reservado.

Tipos

Estática: Existe una cola a corto plazo para cada procesador, la asignación al procesador se hace una sola vez.

VentajasSobrecarga menor. Permite la planificación por grupos.

Un procesador puede estar ocioso con su cola vacía mientras que otros están pendientes.

Desventajas

Dinámica: Existe una cola global. Cada proceso se ejecuta en un procesador que esté libre.

Forma de asignación

Master/Slave

El Master es el responsable de la planificación y de la ejecución del SO. El resto de los procesadores

ejecutan programas de usuarios.

SMP

El SO se ejecuta en cualquier procesador. Cada procesador se autoplanifica.

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Uso de Multiprogramación en cada procesador

Expedición real de los procesos

Habla que una estrategia sencilla como ser FIFO puede ser más efectiva que una compleja como SRT, HRRN, RR, etc.

Planificación de Procesos

Habla de nuevo que la planificación es menos importante al ser N procesadores, dice que si uno se queda al pedo no es tanto problema… dice que una disciplina FIFO con prioridades basta.

Mejora el rendimiento con la multiprogramación.

No resulta tan importante que cada procesador esté ocupado al máximo. Se debe tratar de obtener el

mejor rendimiento para las aplicaciones.

Grano medio

Uso de multiprogramación en cada procesador

Grano Grueso o independiente

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Planificación de Threads

Al ejecutarse varios threads en diferentes procesadores se obtiene un paralelismo real y aumenta drásticamente el rendimiento.

Aunque si los threads exigen una considerable interacción (grano medio), diferencias en la planificación y gestión tienen un impacto importante.

METODOSSe mantiene una cola global de threads listos y cada procesador cuando está ocioso, selecciona un thread de la cola.

La carga se distribuye uniformemente. Ningún procesador estará ocioso.

No es necesario un planificador centralizado.

La cola global puede organizarse y accederse a ella mediante diferentes algoritmos.

Ventajas

La cola central ocupa región de MP que se debe acceder mediante exclusión mutua y puede convertirse en un cuello de botella.

Es improbable que los threads expulsados reanuden su ejecución en el mismo

procesador. La Caché será menos eficiente.

FCFS

Primero el de menor número

de threads

Primero el de menor número de threads

(Preemtive). Se ejecuta al llegar un

nuevo thread.

Planificación de Threads

Reparto de Carga

Desventajas

Tipos

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Continuación de planificación de threads – Métodos

Se reduce el overhead de planificación. Una decisión afecta a varios procesos y procesadores.

Métodos

Se planifica un conjunto de threads afines para su ejecución con un conjunto de procesadores uno a uno, esto es simultáneamente.

Se reducen los bloqueos por sincronización, se necesitan menos context switch y esto incrementa el rendimiento. Esto es porque los procesos próximos se ejecutan en paralelo.

Uniforme: a cada grupo se le asigna 1/num.grupos del tiempo disponible de

los procesadores.

Por pesos: a cada grupo se le asigna cantthreadsdegrupo/canthreadstotale

s

División de tiempo del procesador

VentajasPlanificación por grupos

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Continuación de planificación de threads - Métodos

Es una planificación por grupos pero además:Se asigna a cada thread un procesador fijo hasta que termine.No hay multiprogramación de procesadores.Se dedica un grupo de procesadores a una aplicación mientras dura.

En un sistema con muchos procesadores la utilización del procesador no es importante como medida de rendimiento.

La anulación total del Context Switch en la ejecución de un programa acelera la ejecución.

Se emplea un lenguaje y unas herramientas del sistema que permiten cambiar dinámicamente el número de threads de un proceso.

Si hay procesadores desocupados se usan para satisfacer la petición.

Si el trabajo está recién llegado se le asigna un procesador quitándoselo a otro proceso que tenga más de uno (en caso de que todos los

procesadores estén ocupados).

Si no se satisface parte de una petición quedan pendiente hasta que un procesador se libere o hasta que se anule la petición.

Al liberarse un procesador: se explota las peticiones no satisfechas => se asigna un procesador a cada trabajo sin procesador. Después se asigna al resto de procesadores mediante FIFO a los procesos en cola.

Política de asignación de procesadores

Planificación dinámica

Asignación dedicada de procesadores

Métodos

Observaciones

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PLANIFICACIÓN EN TIEMPO REAL (SUELEN TOMARLO EN TEORIA DE FINALES)

La exactitud del sistema no depende solo del resultado lógico de un cálculo sino también del instante en que se produzca el resultado.Tarea de tiempo real: debe ir al paso de los sucesos que se ocupa.

o Tipos Rígida: si no se cumple el plazo, el sistema se considera en falla. Flexible: se tiene un plazo asignado, pero se permiten desvíos.

o Tipos2 Aperiódica: puede ocurrir en un momento que no se puede predecir. Periódica: se produce cada período T

REQUISITOS1. Determinismo: Consiste en realizar las operaciones en instantes fijos y

predeterminados o en intervalos predeterminados. Velocidad de respuesta a interrupciones. Poseer la capacidad para gestionar todas las peticiones en tiempo requerida.

2. Sensibilidad: Tiempo que consume un SO en dar servicio a una interrupción. Tiempo para iniciar la gestión de interrupción y comenzar la ISR (Interrupt Service Routine). Tiempo para ejecutar la ISR.

3. Control de usuario: es mucho mayor que en un SO ordinario, ya que el tipo puede controlar las prioridades y demás frutas.

4. Fiabilidad: No se aceptan pérdidas o degradaciones del rendimiento.5. Tolerancia a fallos: conserva la máxima capacidad y los máximos datos posibles en

caso de fallos. El SO intentará corregir el problema o minimizar sus efectos mientras se ejecute.

6. De las otras dos surge el TIEMPO DE RESPUESTA

CARACTERISTICAS DE UNA PLANIFICACION DE TIEMPO REAL

1. Cambio rápido de procesos o threads2. Pequeño tamaño del SO (con mínima funcionalidad asociada).3. Rápida respuesta a interrupciones externas.4. Multitarea con herramientas de comunicación entre procesos.5. Uso de archivos secuenciales especiales (de alta velocidad).6. Planificación preemptive con prioridades.7. Reducción de tiempo de inhabilitación de interrupciones.8. Primitivas para demorar tareas y detenerlas y reanudarlas.9. Alarmas especiales y temporizadores.

PLANIFICACION EN TIEMPO REALDependen de si lleva a cabo un análisis de planificación, si la planificación es estática o

dinámica y si el resultado del análisis genera un plan de expedición de procesos.

o TIPOS DE ALGORITMOS Contables estáticas: determina en tiempo de ejecución cuando debe

comenzar una tarea. Preemptive con prioridades estáticas: el análisis asigna prioridades a

tareas y se utiliza un planificador convencional preemptive con prioridades.

Planificación dinámica: se acepta una nueva tarea para ejecutar solo si es factible cumplir sus restricciones de tiempo

Dinámicos del mejor resultado: intenta cumplir todos los plazos, abandona procesos iniciados cuyos plazos se hayan vencido (APESTA).

o TIPOS DE PLANIFICACIONES Por plazos: se dispone información adicional de cada tarea para minimizar

la proporción de tareas que no cumplen sus plazos. RMS (monotona por frecuencia): la tarea de más alta prioridad es la del

período más corto. La 2º es la del 2º período más corto y asi asi amén.

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CUALQUIER DUDA LES DEJO MSN:

[email protected]

[email protected]

pregunten lo que no entiendan, no les quede claro, de práctica, de lo que se les cante, si arman fiestas inviten… si sos mina y sos linda agreganos tmb, si tenés apuntes de otra materia agreganos tmb!!!

Con respecto a lo de Security… chequeen el FORO ya que hay una resolución de “Nadia ;o)” (un jpg) muy bueno!!!!!!!

GOOD LUCK!

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mailto:[email protected]

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