Sistemas Operativos: Gestión de Procesos, Memoria y E/S

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1.e) Algoritmos de Planificación

Los algoritmos de planificación pueden ser de diferentes tipos: con expropiación, sin expropiación, por intervalos de tiempo o por prioridades.

  • Algoritmos de operación por rondas: Asignan tiempos de ejecución a los diferentes procesos por rondas.
  • Algoritmo FCFS (First Come, First Served): El primero en entrar es el primero en salir.
  • Algoritmo STR (Shortest Time Remaining): Prioriza el proceso con el tiempo de ejecución más corto.
  • Algoritmo SRTF (Shortest Remaining Time First): Prioriza el proceso con el tiempo restante más breve.

1.f) Sincronización y Bloqueo entre Procesos

4.2) Gestión de Memoria

El administrador de memoria es el encargado de administrar la memoria. Sus funciones son:

  1. Llevar un control de qué partes de la memoria están en uso y cuáles no.
  2. Asignar memoria a los procesos que la necesiten y retirársela cuando terminen.
  3. Administrar el intercambio entre la memoria central y la memoria secundaria.

Los sistemas de administración de la memoria pueden ser de dos tipos:

  1. Aquellos que mueven los procesos entre la memoria principal y el disco durante la ejecución.
  2. Aquellos que no lo hacen.

Gestión de la Memoria en Monoprogramación

Consiste en tener un solo proceso cargado en memoria y permitir que este proceso use toda la memoria.

Gestión de Memoria en Multiprogramación

Se deja a un proceso y a los demás se los reserva hasta que el otro proceso termine.

Multiprogramación en Memoria Virtual

Mecanismo Básico de la Memoria Virtual

Separar las direcciones a las que hacen referencia los procesos de las direcciones disponibles.

Paginación

Consiste en dividir la memoria virtual y la memoria física en bloques de igual tamaño.

Segmentación

Es similar a la paginación, pero los bloques de memoria son de tamaño variable, llamados segmentos.

4.3) Gestión de Entrada y Salida

El subsistema de entrada y salida se encarga de:

  • Emitir órdenes a los dispositivos.
  • Captar las interrupciones.
  • Manipular errores.
  • Proporcionar una interfaz entre los dispositivos y los usuarios.

2. Clasificación de los Periféricos

Se pueden clasificar en dos categorías:

  • a) Dispositivos de bloques: Almacenan la información en bloques de tamaño fijo.
  • b) Dispositivos de caracteres: Aceptan un flujo de caracteres sin considerar estructuras de bloques.

3. Controladora de Dispositivos

Es un componente hardware que actúa de intermediaria entre el ordenador y los dispositivos de E/S.

Estos puertos E/S contienen una serie de registros que son:

  • Registros de datos de entrada.
  • Registros de datos de salida.
  • Registros de órdenes.
  • Registros de estado.

4.1 Objetivos del Software E/S

  1. Independencia de los dispositivos.
  2. Uniformidad en los nombres de los dispositivos.
  3. Tratamiento uniforme de los periféricos.

4.4) Gestión de Ficheros

Los objetivos principales de todo sistema de ficheros deben ser los siguientes:

  1. Crear, borrar y modificar ficheros.
  2. Permitir el acceso controlado a la información.
  3. Permitir intercambiar datos entre ficheros.
  4. Poder efectuar copias de seguridad recuperables.
  5. Permitir el acceso a los ficheros mediante nombres simbólicos.



Definición de S.O.

Conjunto de programas, servicios y funciones que gestionan y coordinan el funcionamiento del hardware y software. El S.O. reconoce el hardware y el sistema informático empieza a funcionar. El usuario se comunica con el ordenador a través de la interfaz.

Multiprogramación

Si ejecutamos un solo programa en un ordenador, difícilmente podremos alcanzar un rendimiento del 100%, ya que siempre tendrá que realizar operaciones de entrada/salida. Es decir, habrá tiempos muertos del procesador durante los que no realizará ningún trabajo, y no todo el tiempo estará realizando cálculos del programa.

Clasificación de los S.O.

  1. Clasificación en función del número de usuarios simultáneos:
    • Monousuarios: Solo puede trabajar un usuario con el ordenador. Todos los recursos del sistema estarán disponibles solo para él.
    • Multiusuarios: Varios usuarios pueden ejecutar procesos distintos sobre la misma CPU y compartir el uso de los recursos en el sistema de forma simultánea.
  2. En función del número de procesos simultáneos:
    • Monotarea: Cuando el procesador solo ejecuta un proceso y hasta que este no finaliza no puede iniciarse el siguiente.
    • Multitarea: Cuando el procesador puede ejecutar varios procesos simultáneamente. Estos procesos comparten el tiempo de uso del procesador.
  3. En función del número de procesadores:
    • Monoproceso: El ordenador tiene un único procesador. Todos los procesos irán alternando su uso de CPU.
    • Multiproceso: Es capaz de manejar más de un procesador en el sistema, distribuyendo la carga de trabajo entre todos los procesadores que existan en el sistema.
  4. En función de los requerimientos temporales:
    • Sistemas de tiempo real: La respuesta es inmediata.
    • Sistemas interactivos: Es equivalente a un tiempo real, pero menos estricto.
    • Procesos por lotes: Un proceso no empieza a ejecutarse hasta que no ha finalizado el proceso anterior.

Arquitectura de los S.O.

  • Estructura monolítica: Todos los procesos pueden llamarse entre sí.
  • Estructura en capas o de anillos concéntricos: Consta de 6 capas:
    1. Capa 0: Representa al hardware del sistema. Su función es aislar al resto de las capas de las particularidades del hardware sobre el que va a correr el S.O.
    2. Capa 1: Se encarga de asignar el procesador y alternar sus usos entre los distintos procesos cuando se producen interrupciones.
    3. Capa 2: Administración de la memoria. Establece mecanismos de memoria principal.
    4. Capa 3: Gestiona los dispositivos de E/S y los archivos.
    5. Capa 4: Soporta la interfaz de llamadas al sistema a partir de las cuales los procesos de usuario pueden recibir los sistemas disponibles.
    6. Capa 5: Es donde corren los programas de usuario.

1.c) Transiciones de Estado de los Procesos

  • De en ejecución a bloqueado: Cuando un proceso descubre que no puede seguir hasta que no ocurra un evento externo.
  • De en ejecución a listo: Ha expirado su tiempo de CPU, es decir, agota su quantum.
  • De listo a en ejecución: Momento en el que se le asigna la CPU, cuando lo requiere el planificador de la CPU.
  • De bloqueado a listo: Se dispone del recurso por el que se había bloqueado el proceso.

1.d) Planificador del Procesador

Se refiere a la manera o técnicas que se usan para decidir cuánto tiempo de ejecución y cuándo se le asignan a cada proceso del sistema en un sistema multitarea. Tiene tres niveles: alto, medio y bajo.

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