IIC 2332 -- Sistemas Operativos
Apuntes 02
1er Semestre 1996

Resumen

• Interrupciones: la clave para los sistemas operativos modernos
• Procesos: la abstracción principal
• Implicaciones de procesos

Interrupciones

• Cuando se levanta el computador, encuentra el S.O. y carga en memoria. Entonces el S.O. ejecuta y espera un evento.
• Un evento es normalente una interrupción de software o hardware.
• ¶ Ejemplos: terminación de I/O, llamadas al sistema, división por cero, alarmas del reloj, etc.
• Cuando recibe una interrupción, la CPU guarda su estado (incluyendo la dirección de la instrucción interrumpida) y transfiere el control a una posición fijada en la memoria, que es la dirreción de la rutina de la interrupción.
• Después del procesamiento de la interrupción, el S.O. recupera el estado guardado y la ejecución continua donde fue interrumpida.
• ¶ ¿Qué pasa si se recibe una interrupción durante el procesamiento de una interrupción? Se enmascaran las interrupciones o se usa un esquema de prioridad.
• ¶ ¿Es la multiprogramación posible sin apoyo para interrupciones? No. No hay nada para forzar un cambio.

Procesos

• La multiprogramación implica que tenemos varios programas que se ejecutan a la vez. La abstracción para un programa en ejecución es un proceso (también llamado un trabajo o una tarea).
• Un proceso no es un programa. Cada invocación de un programa es un proceso distinto.
• ¶ Los procesos tienen estados. Los basicos: nuevo, listo, en ejecución, en espera, finalizado.
• Se necesita el concepto del proceso para la multiprogramación. Es un concepto de S.O. Las primeras máquinas y los PCs no tenían procesos.
• ¶ El S.O. mantiene una estructura de datos, el process control block, o PCB, para cada proceso. El PCB contiene
  • Estado del proceso
  • Contador del programa
  • Registros de la CPU
  • Información de administración de memoria
  • Información de contabilidad
  • Prioridad y otra información de scheduling
  • Información de I/O (archivos abiertos, etc.)
  • Campos de punteros para guardar el PCB en colas (queues)

Administración de procesos

• Planificación de procesos
  • El S.O. mantiene una cola de procesos listos para la CPU.
  • Se guarda los procesos esperando I/O en colas para dispositivos distintos.
  • Interrupciones (e.g., I/O, causa la manipulación de las colas por los schedulers.
  • Sistemas de batch tienen schedulers a largo plazo que controlan qué trabajos entran al sistema, para tratar de proveer un mezcla buena de procesos limitados por I/O (I/O bound) y por la CPU (CPU-bound).
• Cambios de contexto
  • La operación de guardar el estado de un proceso (en su PCB) y recuperar el estado de otro es un cambio de contexto.
  • ¶ ¿Cuán importante es la duración de los cambios de contexto? El cambiar de contexto disminuje el rendimiento.
  • ¶ ¿Qué pasa cuando los contextos son más complejos(e.g., con administración de memoria más compleja)? Los cambios toman más tiempo.
• Creación de procesos
  • Los procesos pueden crear procesos nuevos. Los hijos pueden obtener sus recursos (tiempo de la CPU, archivos, memoria, etc.) del S.O. o de un subconjunto de los recursos del padre.
  • ¶ ¿Cuál es la ventaja de esto? El uso es limitado; no se puede sobrecargar el sistema con demasiados subprocesos. ¿La desventaja? Potencialmente demasiado restringido; los procesos toman más de lo que necesitan.
  • ¶ Cuando un proceso es creado, el padre puede continuar o esperar hasta que varios o todos de sus hijos terminan. Ejemplo: mantener interacción y traer un archivo.
  • ¶ El hijo puede ser un programa nuevo o un duplicado del espacio de direcciones del padre. Ventaja: Comunicación sencilla. Desventaja: overhead de copiar. Unix fork, vfork, y execve.