Administración de Procesos y del procesador.

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18/2/2024

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Fundamentos de Sistemas Operativos

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Instituto Tecnológico de Villahermosa
Materia: Sistemas Operativos.
Unidad: 2
Tema: Fundamentaos de Ingeniería de Software
Actividad: 1 Portafolio de evidencias.
Fecha de entrega: 13/02/2024
Docente: Dra. Teresa de Jesús Javier Baeza
Alumno: Alexander Rosales López

Contenido
Índice ......................................................................................................................................... 2
Glosario ...................................................................................................................................... 3
Introducción ............................................................................................................................... 4
2.1. Concepto de proceso ........................................................................................................... 5
2.2. Estados y transiciones de los procesos. .............................................................................. 6
2.3. Procesos ligeros: Hilos o hebras. ........................................................................................ 7
2.4. Concurrencia y secuencialidad. .......................................................................................... 8
2.5. Niveles, objetivos y criterios de planificación. ................................................................... 9
2.6. Técnicas de administración del planificador .................................................................... 10
Conclusion. .............................................................................................................................. 11
Bibliografía .............................................................................................................................. 12

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Glosario
Ejecución: Proceso de llevar a cabo instrucciones de un programa de computadora por
parte del procesador de la computadora.
Procesos: Un programa en ejecución dentro de un sistema operativo. Cada proceso
tiene su propio espacio de memoria y recursos asignados.
Capacidad: La habilidad o el potencial de un sistema para realizar ciertas funciones o
actividades.
Concurrencia: La capacidad de un sistema para realizar múltiples tareas
simultáneamente.
Recursos: Los componentes físicos o lógicos que un sistema operativo administra y
asigna a los procesos en ejecución, como la CPU, la memoria y los dispositivos de
entrada/salida.
CPU (Unidad Central de Procesamiento): El componente principal de un sistema
informático que ejecuta instrucciones de programas.
Thread (Hilo): Un flujo de ejecución más pequeño dentro de un proceso. Los hilos
comparten el mismo espacio de memoria y recursos que su proceso principal.
Main: La función principal en un programa de computadora, que actúa como el punto
de entrada para la ejecución del programa.
Hilo: Ver "Thread".
Planificador: El componente del sistema operativo responsable de asignar recursos de
procesamiento a los procesos en ejecución, utilizando diferentes algoritmos de planificación.

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Introducción
Los sistemas operativos constituyen el corazón de cualquier computadora moderna,
proporcionando una interfaz entre el hardware del sistema y el software de las aplicaciones.
Dentro de esta compleja infraestructura de software, la gestión eficiente de los procesos es un
aspecto crucial para garantizar un funcionamiento óptimo del sistema.
En esta investigación, exploraremos los conceptos fundamentales relacionados con los
procesos en los sistemas operativos, así como las estrategias de planificación utilizadas para
administrar estos procesos de manera efectiva. Comenzaremos analizando el concepto de
proceso y sus diferentes estados y transiciones, examinando cómo el sistema operativo
coordina la ejecución de los programas en la computadora.
Además, profundizaremos en la noción de procesos ligeros, también conocidos como
hilos o hebras, y su impacto en la concurrencia y la capacidad de respuesta del sistema.
Exploraremos cómo los hilos permiten la ejecución simultánea de múltiples tareas dentro de
un mismo proceso, compartiendo recursos y facilitando la programación paralela.
Continuaremos examinando la importancia de la concurrencia y la secuencialidad en
el diseño de sistemas operativos, y cómo estos conceptos influyen en la planificación de
procesos. Analizaremos los diferentes niveles, objetivos y criterios de planificación utilizados
para asignar los recursos del sistema entre los procesos competidores, así como las técnicas
de administración del planificador que garantizan un rendimiento eficiente y justo del
sistema.
En última instancia, esta investigación busca proporcionar una comprensión profunda
de los conceptos fundamentales relacionados con los procesos en los sistemas operativos, así
como de las estrategias de planificación utilizadas para optimizar su gestión. Al hacerlo,
esperamos ofrecer una visión integral de la complejidad y la importancia de la administración
de procesos en el funcionamiento de los sistemas informáticos modernos.

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2.1. Concepto de proceso
Un proceso se define como la ejecución activa de un conjunto de instrucciones en un
sistema informático. A diferencia de un programa estático, un proceso incorpora
interacciones con su entorno, gestiona entradas y salidas, y exhibe diversos estados internos.
Estos procesos pueden clasificarse como cooperativos, cuando interactúan dentro de una
misma aplicación, o independientes, cuando no requieren interconexión con otros procesos y
pueden pertenecer a usuarios diferentes.
Cuando un proceso se suspende temporalmente, es crucial reiniciarlo exactamente en
el mismo estado en el que se detuvo. Para lograr esto, toda la información pertinente al
proceso debe ser guardada explícitamente durante la suspensión. En muchos sistemas
operativos, esta información se almacena en una tabla de procesos, una estructura organizada,
como un arreglo o lista enlazada, que contiene detalles específicos de cada proceso en
ejecución. Este almacenamiento incluye información adicional aparte del contenido de su
espacio de direcciones. Además, si un proceso tiene la capacidad de generar uno o más
procesos secundarios (conocidos como procesos hijos), y estos a su vez pueden originar más
procesos hijos, se establece rápidamente una estructura de árbol de procesos. En los sistemas
operativos multihilo, se pueden crear tanto hilos como procesos. La distinción radica en que
unproceso solo puede crear hilos para sí mismo, y estos hilos comparten toda la memoria
reservada para el proceso. En este modelo, todo el software ejecutable en la computadora,
incluido el sistema operativo, se organiza en una secuencia de procesos, que son actividades
con programas, entradas, salidas y estados asociados. Los procesadores pueden ser
compartidos entre varios procesos utilizando algoritmos de planificación para determinar
cuándo ejecutar cada uno. Para gestionar la creación de procesos, los sistemas operativos que
manejan este concepto deben proporcionar mecanismos para su creación. En sistemas simples
o diseñados para ejecutar una sola aplicación, esto puede ser sencillo.

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2.2. Estados y transiciones de los procesos.
El proceso es la unidad de procesamiento gestionada por el sistema operativo. Para
llevar a cabo esta función, el proceso está asociado con una serie de elementos de
información, que se detallan a continuación. Estos elementos se dividen en tres grupos
principales: estado del procesador, imagen de memoria y tablas del sistema operativo.
Estado del procesador
Los bloques de control de los procesos se almacenan en colas, cada una de las cuales
representa un estado específico de los procesos. Dentro de cada bloque se encuentran diversas
informaciones, entre ellas, los estados de los procesos, los cuales son internos al sistema
operativo y no son visibles para el usuario.
Un proceso puede transitar por cinco estados distintos:
Nuevo: Un proceso se encuentra en estado nuevo cuando está en proceso de creación.
Listo: Un proceso está en estado listo si está preparado para utilizar la CPU en caso de
que esté disponible.
En ejecución: Un proceso se encuentra en estado de ejecución cuando está utilizando
activamente la CPU en ese momento.
Bloqueado: Un proceso está en estado bloqueado si está esperando que ocurra algún
evento, como la finalización de una operación de entrada/salida, para poder continuar su
ejecución.
Terminado: Cuando un proceso ha completado su ejecución, pasa a ser un proceso
terminado.

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2.3. Procesos ligeros: Hilos o hebras.
Un hilo de ejecución, o thread, es un flujo de ejecución dentro de un programa que
comparte la imagen de memoria y otros recursos con otros hilos. En un proceso, puede haber
un solo hilo de ejecución, como es típico en los procesos clásicos, o varios hilos de ejecución,
conocidos como hilos ligeros. Desde la perspectiva de la programación, un hilo ligero se
define como una función cuya ejecución puede lanzarse en paralelo con otras. El hilo de
ejecución principal, o hilo ligero principal, generalmente corresponde a la función principal
main. Cada hilo ligero tiene su propia información, particularmente relacionada con su
contexto de ejecución, que incluye el contador de programa, la pila, los registros y el estado
del hilo (ejecutando, listo o bloqueado). Sin embargo, todos los hilos ligeros de un mismo
proceso comparten recursos como el espacio de memoria, las variables globales, los archivos
abiertos, los procesos hijos, los temporizadores, las señales y los semáforos, así como la
contabilidad.
Es esencial destacar que todos los hilos ligeros de un mismo proceso comparten el
mismo espacio de direcciones de memoria, lo que incluye el código, los datos y las pilas de
los diferentes hilos. Esto implica que no hay protección de memoria entre los hilos ligeros de
un mismo proceso, a diferencia de lo que ocurre con los procesos convencionales.
La diferencia fundamental entre un proceso y un hilo radica en su alcance y relación
con otros componentes del sistema:
Un proceso es una entidad independiente y autónoma que posee su propio espacio de
direcciones y estado. Utiliza los mecanismos de comunicación proporcionados por el sistema
operativo para interactuar con otros procesos.
En contraste, un hilo es una entidad más pequeña que coexiste dentro del contexto de
un único proceso. Los hilos comparten el mismo espacio de direcciones, información de
estado y recursos asociados con el proceso que los contiene.

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2.4. Concurrencia y secuencialidad.
Los procesos se consideran concurrentes cuando existen simultáneamente. La
concurrencia de procesos ocurre cuando dos o más procesos llegan a ejecutarse al mismo
tiempo. Es esencial destacar que para que estos procesos sean concurrentes, necesitan tener
alguna relación entre ellos.
Existen varios modelos de computadoras en los que pueden ejecutarse procesos
concurrentes:
Multiprogramación con un único procesador: En este modelo, todos los procesos
concurrentes se ejecutan en un solo procesador. El sistema operativo se encarga de repartir el
tiempo del procesador entre los diferentes procesos, alternando su ejecución para simular una
ejecución simultánea.
Multiprocesador: En un sistema multiprocesador, hay varios procesadores que
comparten la memoria principal. En este caso, se puede lograr una verdadera ejecución
simultánea de procesos, ya que las fases de procesamiento de diferentes procesos pueden
coincidir. Esto significa que en un momento dado, se pueden ejecutar simultáneamente tantos
procesos como procesadores estén disponibles.
La concurrencia implica una serie de consideraciones de diseño, como la
comunicación entre procesos, la competencia por los recursos, la sincronización de la
ejecución de varios procesos y la asignación del tiempo del procesador a los procesos. La
concurrencia es fundamental para diseñar sistemas como la multiprogramación, el
multiproceso y los sistemas distribuidos.

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2.5. Niveles, objetivos y criterios de planificación.
El planificador es la parte del sistema operativo encargada de tomar decisiones sobre
la asignación de recursos de procesador, mientras que el algoritmo de planificación es el
método utilizado para tomar esas decisiones. Los principales criterios para evaluar un buen
algoritmo de planificación son la equidad, la eficacia, el tiempo de respuesta, el tiempo de
retorno y el rendimiento general del sistema. Dado que cada proceso es único e impredecible,
ya sea en sus necesidades de operaciones de entrada/salida o de uso intensivo de la CPU, el
planificador del sistema operativo no puede prever cuánto tiempo pasará hasta que un proceso
se bloquee por una operación de entrada/salida u otra razón.
Para evitar que un proceso monopolice la CPU durante demasiado tiempo, los equipos
tienen un dispositivo que genera interrupciones periódicas, por ejemplo, 60 veces por
segundo (60 Hz). La planificación del procesador implica determinar cuándo y a qué procesos
se les asignará la CPU, lo cual es responsabilidad del sistema operativo.
Existen diferentes niveles de planificación del procesador:
Planificación de alto nivel: También conocidacomo planificación de trabajos,
determina qué trabajos pueden competir activamente por los recursos del sistema. Esto
incluye la planificación de admisión, que decide qué trabajos se admiten para su ejecución.
Planificación de nivel intermedio: Esta etapa determina qué procesos pueden
competir por la CPU en un momento dado. Responde a las fluctuaciones a corto plazo en la
carga del sistema y realiza la suspensión y activación de procesos según sea necesario para
cumplir con ciertas metas de rendimiento del sistema.
Planificación de bajo nivel: Esta etapa determina qué proceso listo se asigna a la
CPU cuando esta queda disponible. El despachador del sistema operativo lleva a cabo esta
tarea, y opera varias veces por segundo, siempre en el almacenamiento primario.

La planificación a plazo fijo implica programar ciertos trabajos para completarse
dentro de un período específico. Estos trabajos tienen un alto valor si se completan a tiempo,
pero pueden carecer de valor si se completan después del límite establecido. Sin embargo, la
planificación a plazo fijo es compleja por varias razones:
Los usuarios rara vez pueden proporcionar con precisión y por adelantado las
necesidades de recursos de su trabajo.
El sistema debe ejecutar los programas de plazo fijo sin degradar severamente el
servicio para otros usuarios.
Es necesario planificar cuidadosamente los recursos para permitir un flujo libre de los
trabajos de plazo fijo, lo cual puede ser difícil debido a la llegada impredecible de nuevos
programas con demandas impredecibles.
Si se activan muchos trabajos de plazo fijo, la planificación puede volverse tan
compleja que requiera métodos de optimización sofisticados para garantizar que se cumplan
los plazos. La intensa gestión de recursos requerida por la planificación de plazo fijo puede
generar una sobrecarga sustancial.
Los procesos se despachan según el orden en que llegan a la cola de listos. Una vez
que un proceso obtiene la CPU, se ejecuta hasta su finalización. Este enfoque es no
apropiativo, lo que significa que no permite la suspensión de un proceso en ejecución.
Aunque es justo formalmente, puede ser percibido como injusto porque los grandes
procesos pueden hacer esperar a los más pequeños y los trabajos menos importantes pueden
hacer esperar a los más importantes.

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Conclusion.
Los sistemas operativos son complejas infraestructuras de software que gestionan
eficientemente los recursos de hardware de una computadora para permitir la ejecución de
múltiples tareas de forma concurrente. En este sentido, el concepto de proceso y su gestión
juegan un papel fundamental en la administración eficaz de los recursos del sistema.
El concepto de proceso, entendido como un programa en ejecución, se convierte en la
unidad básica de ejecución en un sistema operativo. Cada proceso puede pasar por distintos
estados y transiciones, desde su creación hasta su finalización, lo que permite al sistema
operativo coordinar y controlar su ejecución de manera efectiva. La introducción de procesos
ligeros, también conocidos como hilos o hebras, añade una capa adicional de complejidad y
flexibilidad al sistema operativo. Los hilos permiten la ejecución concurrente de múltiples
flujos de control dentro de un mismo proceso, compartiendo recursos como la memoria y los
archivos abiertos. Esto facilita la implementación de programas con múltiples tareas
simultáneas y mejora la capacidad de respuesta del sistema.
La concurrencia y la secuencialidad son conceptos esenciales en el diseño de sistemas
operativos. La concurrencia se refiere a la capacidad del sistema para manejar múltiples
procesos de forma simultánea, mientras que la secuencialidad se relaciona con la capacidad
del sistema para garantizar un comportamiento predecible y coherente en la ejecución de los
procesos.
Los niveles, objetivos y criterios de planificación son aspectos críticos en el diseño de
algoritmos de planificación de procesos. La planificación de procesos implica tomar
decisiones sobre cómo asignar los recursos del sistema entre los diferentes procesos en
competencia. Los algoritmos de planificación deben tener en cuenta una variedad de
objetivos, como la equidad, la eficacia y el rendimiento, para garantizar un funcionamiento
eficiente y justo del sistema.

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Bibliografía
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https://sistemasoperativos.angelfire.com/html/2.3.html
Andrew. (2017). Blogspot. Obtenido de Sistemas Operativos: https://misistema-
operativo.blogspot.com/p/unidad-2.html
Bautista, L. M. (25 de 09 de 2023). genially. Obtenido de NIVELES,OBJETIVOS Y
CRITERIOS DE PLANIFICACION :
https://view.genial.ly/651152f642390300119fef00/presentation-25nivelesobjetivos-y-
criterios-de-planificacion
Editorial Etecé. (02 de 11 de 2021). Proceso. Obtenido de concepto:
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Microsoft Word. (s.f.). Obtenido de Criterio 5: Procesos :
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Blogspot: http://sistemasoperativositc2017.blogspot.com/2017/10/25-niveles-
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Ruiz, D. (08 de 2017). Sistemas Operativos. Obtenido de Blogspot:
https://sistemasoperativositc2017.blogspot.com/2017/10/22-estados-y-transiciones-de-
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Ruiz, D. (24 de 08 de 2017). Sistemas Operativos. Obtenido de Blogspot:
http://sistemasoperativositc2017.blogspot.com/2017/10/23-procesos-ligeros-hilos-y-
hebras.html
Ruiz, D. (24 de 08 de 2017). Sistemas Operativos. Obtenido de Blogspot:
http://sistemasoperativositc2017.blogspot.com/2017/10/24-concurrencia-y-
secuenciabilidad_92.html
Sistemas Operativos 1. (11 de 2018). Obtenido de Blogspot:
https://sistemasoperativosrocher.blogspot.com/2015/03/estados-y-transiciones-de-los-
procesos.html
Sistemas Operativos. (27 de 11 de 2012). Obtenido de Blogspot:
https://florysel.blogspot.com/2012/11/21-concepto-de-proceso.html

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StudentPlace. (18 de 09 de 2018). Concurrencia y Secuencialidad (Sistemas Operativos).
Obtenido de StudentPlace: https://studentplace98.blogspot.com/2018/09/concurrencia-
y-secuencialidad-sistemas.html
Universidad de Selvilla. (02 de 04 de 202). Sistemas Operativos. Obtenido de Estados de los
procesos: https://1984.lsi.us.es/wiki-ssoo/index.php/Estados_de_los_procesos

Índice
Glosario
Introducción
2.1. Concepto de proceso
2.2. Estados y transiciones de los procesos.
2.3. Procesos ligeros: Hilos o hebras.
2.4.Concurrencia y secuencialidad.
2.5. Niveles, objetivos y criterios de planificación.
2.6. Técnicas de administración del planificador
Conclusion.
Bibliografía