Arquitectura de Sistemas Operativos: Micronúcleos, Hilos y Estructura del PCB

Ventajas del micronúcleo

Estructura el Sistema Operativo (SO) eliminando todos los componentes no esenciales del núcleo e implementándolos como programas del sistema y de nivel de usuario; el resultado es un núcleo más pequeño. Normalmente, los micronúcleos proporcionan una gestión de la memoria y de los procesos mínima, además de un mecanismo de comunicaciones.

La función principal es proporcionar un mecanismo de comunicaciones entre el programa cliente y los distintos servicios que se ejecutan también en el espacio de usuario. La comunicación se proporciona mediante el paso de mensajes.

Beneficios de la arquitectura

• Facilidad para ampliar el SO: Todos los servicios nuevos se añaden al espacio de usuario y, en consecuencia, no requieren que se modifique el núcleo. Cuando es necesario modificar el núcleo, los cambios tienden a ser pocos, porque el micronúcleo es un núcleo muy pequeño.
• Seguridad y fiabilidad: El micronúcleo también proporciona más seguridad y fiabilidad, dado que la mayor parte de los servicios se ejecutan como procesos de usuario, en lugar de procesos del núcleo. Si un proceso falla, el resto del SO no se ve afectado.

Hilos de usuario

Son apoyados por encima del núcleo y funcionan sin la intervención de este. El SO solo manipula procesos. Si un hilo de un proceso pide el inicio de una operación de E/S (Entrada/Salida) por la que tiene que esperar, el SO, que solo entiende de la existencia de procesos y manipula procesos, bloquea el proceso completo, bloqueando todos los hilos de este proceso, y se volverán a despertar cuando la operación de E/S haya terminado.

Hilos del sistema

Son apoyados y manejados por el núcleo. El SO sabe de la existencia de los hilos, los crea y planifica como entidades independientes. El hecho de que un hilo de un proceso se bloquee no bloquea a los demás hilos del mismo proceso.

Campos del PCB (Bloque de Control de Procesos)

Cada proceso se representa en el SO mediante un Bloque de Control de Procesos (PCB). Contiene muchos elementos de información asociados con un proceso específico:

• Estado del proceso: nuevo, listo, en ejecución, bloqueado…
• Contador del programa: dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.
• Registros de la CPU: contenidos al final de la última ejecución (acumuladores, registros de índice, punteros de pila…). La información de estado debe guardarse junto con el contador cuando se produce una interrupción.
• Información de planificación de la CPU: prioridad, apuntadores a las colas y algoritmo usado.
• Información de gestión de memoria: valor de los registros base y límite, tablas de páginas o de segmentos.
• Información contable: CPU utilizado, tiempo real y número de procesos.
• Información de estado de E/S: solicitudes de E/S pendientes, lista de archivos abiertos…