Capítulo 3 Concepto de procesos (Sistema Operativo)

Dr. Jesus Mejias

14 Jan 202416:34

Summary

TLDREn este tutorial educativo, el profesor Jesús Mejía introduce y explica conceptos fundamentales de sistemas operativos, centrando su atención en los procesos. Aborda temas como la definición de un proceso, sus estados posibles, el bloque de control de procesos y las operaciones que pueden realizarse sobre ellos. Destaca la importancia de la administración de procesos y la comunicación entre ellos, incluyendo ejemplos prácticos como el administrador de tareas y escenarios de comunicación como 'La Cena de los Filósofos' y 'El Problema del Barbero'. El objetivo es proporcionar una comprensión sólida de cómo funcionan los procesos dentro de un sistema operativo y cómo se pueden gestionar eficientemente.

Takeaways

😀 Un proceso es un concepto manejado por el sistema operativo que incluye instrucciones de un programa, su estado de ejecución, memoria de trabajo y otra información relevante para su planificación.
🕒 Los procesos pueden estar en diferentes estados: ejecución, listo, esperando, bloqueado, nuevo o terminado.
📋 El Bloque de Control de Proceso (BSP) es un registro especial creado por el sistema operativo para cada proceso, que contiene información crucial sobre el proceso durante su vida útil.
🔄 Los hilos o subprocesos son secuencias de tareas pequeñas que pueden ser ejecutadas por el sistema operativo, permitiendo a las aplicaciones realizar varias tareas simultáneamente.
⏱ La creación y terminación de hilos es más rápida que la de procesos, y el cambio entre hilos es más eficiente en términos de recursos y tiempo.
🔄 La comunicación entre procesos (IPC) es fundamental y puede ser directa o indirecta, síncrona o asíncrona, y puede implicar mecanismos como el paso de mensajes o la sincronización.
👨‍🏫 El administrador de procesos es una herramienta que permite obtener información sobre los procesos y programas activos en la computadora y gestionarlos.
📊 La administración del procesador se enfoca en la cantidad de procesos ejecutados por unidad de tiempo y en el tiempo de respuesta entre procesos.
🔧 Las reglas de administración del procesador, como 'estándar', 'por proceso', 'por sesión' y 'por usuario', definen cómo se asigna y controla el uso de la CPU entre los procesos.
👥 El problema de la cena de los filósofos ilustra los desafíos de sincronización en sistemas multiproceso, donde la competencia por recursos compartidos puede conducir a interbloqueo.
💇‍♂️ El problema del barbero dormilón es otro ejemplo de sincronización que muestra cómo la gestión de recursos (como sillas y clientes) afecta la ejecución de procesos.

Q & A

¿Qué es un proceso en el contexto de sistemas operativos?
-Un proceso es un concepto manejado por el sistema operativo que consiste en el conjunto formado por las instrucciones de un programa destinadas a ser ejecutadas por el microprocesador, su estado de ejecución en un momento dado, los valores de los registros de la CPU para dicho programa, su memoria de trabajo y otra información que permite al sistema operativo su planificación.
¿Cuáles son los estados posibles de un proceso según el modelo de cinco estados?
-Los cinco estados son: Ejecución (el proceso está actualmente en ejecución), Listo (el proceso está listo para ser ejecutado), Espera (el proceso está esperando que el planificador así lo disponga), Bloqueado (el proceso no puede ejecutarse hasta que no se produzca cierto suceso), Nuevo (el proceso recién fue creado y todavía no fue admitido por el sistema operativo) y Determinado (el proceso fue expulsado del grupo de procesos ejecutables por terminar o por un fallo).
¿Qué es el Bloque de Control de Proceso (BSP) y qué información almacena?
-El Bloque de Control de Proceso es un registro especial donde el sistema operativo agrupa toda la información que necesita conocer respecto a un proceso particular. Incluye el identificador de proceso (PID), el estado del proceso, el contador de programa, la dirección de la próxima instrucción a ejecutar, valores de registros de la CPU, espacio de direcciones de memoria, prioridad, lista de recursos asignados, estadísticas de procesos, datos prioritarios o Owner, permisos asignados y el estado pendiente de ser servido.
¿Cuáles son las operaciones básicas que se pueden realizar sobre procesos?
-Las operaciones básicas sobre procesos incluyen crear un proceso, destruir un proceso, cambiar la prioridad a un proceso, bloquear un proceso, despachar un proceso, permitir la comunicación entre procesos, suspender un proceso y reanudar un proceso.
¿Qué es un hilo de ejecución y cómo se relaciona con los procesos?
-Un hilo de ejecución, también conocido como hilo de proceso o subproceso, es una secuencia de tareas encadenadas muy pequeñas que puede ser ejecutada por un sistema operativo. La destrucción de los hilos antiguos por los nuevos es una característica que permite a una aplicación realizar varias tareas a la vez.
¿Cuáles son algunas ventajas de utilizar hilos en lugar de procesos?
-Las ventajas de utilizar hilos incluyen que se tardan menos tiempos en crear un hilo que en crear una nueva tarea o proceso, se tarda menos tiempo en terminar un hilo que en terminar un proceso, y es más eficiente cambiar entre hilos de la misma tarea que entre procesos debido a que la comunicación entre hilos es más sencilla y no requiere la intervención del núcleo del sistema operativo.
¿Qué es la administración de procesos y qué información proporciona?
-La administración de procesos es un programa de cómputo que se utiliza para proporcionar información sobre los procesos y los programas que están activos en la computadora. Se utiliza para detener o 'matar' procesos y es una herramienta para gestionar y supervisar la actividad de procesos en el sistema.
¿Qué es la comunicación entre procesos (IPC) y cómo es importante en los sistemas operativos?
-La comunicación entre procesos (IPC) es una función básica de los sistemas operativos que permite que los procesos se comuniquen entre sí a través de compartir espacios de memoria o a través de las herramientas provistas por las rutinas de IPC. Es importante para la sincronización y colaboración entre procesos en el sistema.
¿Cuáles son los tipos de IPC y cómo se diferencian?
-Los tipos de IPC incluyen la síncrona, asíncrona, persistente, momentánea, directa, indirecta, simétrica y unidireccional. Estos tipos se diferencian en cómo se establece la comunicación (si es bloqueante o no, si requiere que el receptor esté operativo al mismo tiempo, si el mensaje se almacena hasta ser entregado, etc.) y en la dirección de la comunicación (bidireccional o unidireccional).
¿Qué es el problema de la 'cena de los filósofos' y cómo ilustra la comunicación entre procesos?
-El problema de la 'cena de los filósofos' es un problema de sincronización en informática donde cinco filósofos están sentados a una mesa y necesitan dos tenedores para comer espaguetti. Cada filósofo debe tomar y devolver los tenedores para comer, lo que puede causar un bloqueo si no hay una estrategia de sincronización adecuada. Este problema ilustra la necesidad de coordinar la acción de procesos para evitar el bloqueo y la interrupción en la comunicación entre procesos.
¿Cómo se puede utilizar el 'Administrador de Tareas' para gestionar procesos en un sistema operativo?
-El 'Administrador de Tareas' permite a los usuarios ver todos los procesos que se están ejecutando en su computadora, mostrar la cantidad de CPU y memoria que están consumiendo, y detener o 'matar' procesos si es necesario. También se puede utilizar para investigar procesos desconocidos buscando en línea para identificar si podrían ser malware o procesos no deseados.

Outlines

00:00

📚 Introducción a los Conceptos de Procesos

El profesor Jesús Mejía inicia el capítulo tres de su serie de tutoriales sobre sistemas operativos, enfocado en los conceptos de procesos. Se menciona que los capítulos anteriores están disponibles en el canal y se resumen los temas que se tratarán, como los estados de un proceso, el bloque de control de un proceso, las operaciones con procesos y la administración de procesos. Se define un proceso como un conjunto de instrucciones de un programa, su estado de ejecución, registros de la CPU, memoria de trabajo y otra información relevante para el sistema operativo. Además, se introduce el concepto de modelo de cinco estados de un proceso, que incluye ejecución, listo, esperando, bloqueado y nuevo, y se describe el bloque de control de proceso (BSP) como un registro especial creado por el sistema operativo para cada proceso, el cual contiene información crucial como el identificador del proceso, su estado, contador de programa, dirección de la siguiente instrucción a ejecutar, valores de registros de la CPU, espacio de memoria, prioridad, recursos asignados, estadísticas del proceso, permisos y otros datos relevantes.

05:02

🧵 Ventajas de los Hilos y Administración del Procesador

Se discuten las ventajas de utilizar hilos en lugar de procesos, destacando que la creación y terminación de hilos es más rápida y eficiente. Además, la comunicación entre hilos es más sencilla y no requiere la intervención del núcleo del sistema operativo, lo que hace que trabajar con hilos sea más rápido. El video también cubre la administración del procesador, enfocándose en dos aspectos principales: la cantidad de procesos ejecutados por unidad de tiempo y el tiempo de respuesta entre procesos. Se mencionan diferentes métodos de asignación de recursos de procesador, como el destino del porcentaje de la CPU y los recursos asignados, y se describen las reglas de administración, como el estándar, por proceso, por sesión y por usuario, cada una con su forma específica de manejar la asignación de recursos y prioridades de CPU.

10:03

🔄 Comunicación entre Procesos e IPC

El script explora la comunicación entre procesos (IPC) y sus diferentes tipos, como la síncrona y asíncrona, la persistente y momentánea, la directa e indirecta, y las formas de comunicación simétrica y asimétrica. Se presentan ejemplos clásicos de problemas de sincronización, como el problema de los cinco filósofos y el del barbero dormilón, así como el problema del productor y consumidor, para ilustrar cómo la sincronización es crucial en la programación de sistemas operativos. Cada ejemplo se utiliza para explicar conceptos de bloqueo, espera y señalización entre procesos.

15:05

🖥️ Uso del Administrador de Tareas para Ver Procesos

El profesor Mejía concluye el tutorial explicando cómo utilizar el Administrador de Tareas para visualizar y gestionar los procesos en ejecución en un sistema. Se muestra cómo acceder a la sección de procesos y cómo se pueden ver detalles como el consumo de CPU, memoria y espacio en disco de cada proceso. También se menciona cómo se pueden finalizar tareas si es necesario, y se da una breve guía sobre cómo investigar procesos desconocidos en línea para determinar su función y si son seguros. El video termina con una recomendación de no tener demasiados procesos o aplicaciones abiertas al mismo tiempo para evitar una carga excesiva en el sistema.

Mindmap

Keywords

💡Proceso

Un 'proceso' es un concepto fundamental en informática que se refiere a un programa en ejecución. Es manejado por el sistema operativo y consiste en instrucciones, estado de ejecución, registros de la CPU, memoria de trabajo y otra información relevante para su planificación. En el video, el profesor Jesús Mejía explica que un proceso es un conjunto de elementos que permite al sistema operativo llevar un seguimiento de su ejecución y estado, como se menciona en la sección donde se describe que un proceso es 'un concepto manejado por el sistema operativo que consiste en el conjunto formado por...'.

💡Estado de un proceso

El 'estado de un proceso' se refiere a la condición en la que se encuentra un proceso en un momento dado. El script menciona que un proceso puede estar en diferentes estados como ejecutándose, listo, esperando, bloqueado o nuevo. Por ejemplo, cuando se crea un nuevo proceso, se pone en estado de no ejecución y solo pasa a la lista de procesos listos para ejecutar cuando el sistema operativo lo selecciona para su turno, ilustrando así cómo el sistema operativo gestiona y planifica la ejecución de los procesos.

💡Bloque de control de un proceso (BSP)

El 'bloque de control de un proceso' o BSP, es un registro especial creado por el sistema operativo para cada proceso, que agrupa toda la información necesaria sobre dicho proceso. El BSP contiene detalles como el identificador del proceso (PID), su estado, contador de programa, dirección de la próxima instrucción a ejecutar, valores de registros de la CPU, entre otros. Es fundamental para la descripción en tiempo de ejecución y es eliminado una vez que el proceso termina, como se describe en el segmento '...cada vez que se crea un proceso el sistema operativo crea un BSP...'.

💡Administración de procesos

La 'administración de procesos' es la función por la cual el sistema operativo supervisa y controla la ejecución de los procesos. Incluye tareas como la creación, destrucción, cambio de prioridad, bloqueo, despacho y comunicación entre procesos. El profesor Mejía habla sobre esta función en el contexto de las operaciones que el sistema operativo puede realizar sobre los procesos, destacando su importancia para el rendimiento y la eficiencia del sistema, como se refleja en la parte del guion que menciona '...tenemos administración de procesos comunicación entre estos problemas comunes de la comunicación entre procesos...'.

💡Hilo de ejecución

Un 'hilo de ejecución', también conocido como hilo, hebra de proceso o subproceso, es una secuencia de tareas pequeñas que pueden ser ejecutadas por el sistema operativo. Los hilos son importantes porque permiten que una aplicación realice varias tareas simultáneamente. En el video se menciona que '...un hilo de ejecución es una secuencia de tareas encadenadas muy pequeñas que puede ser ejecutada por un sistema operativo...', y se discuten las ventajas de utilizar hilos sobre procesos, como la eficiencia en la creación y comunicación.

💡Comunicación entre procesos (IPC)

La 'comunicación entre procesos' o IPC, es un mecanismo por el cual los procesos intercambian información. El script describe diferentes tipos de IPC, como la síncrona y asíncrona, persistente y momentánea, directa e indirecta, y simétrica y asimétrica. Esta comunicación es esencial para la sincronización y coordinación entre procesos, como se ilustra en el ejemplo de los 'cinco filósofos' y el 'problema del barbero dormilón', que son escenarios clásicos utilizados para explicar los desafíos en la IPC.

💡Administrador de tareas

El 'administrador de tareas' es una utilidad proporcionada por el sistema operativo, generalmente accesible a través de una interfaz gráfica de usuario, que permite a los usuarios visualizar y gestionar los procesos y aplicaciones en ejecución. En el video, se muestra cómo el administrador de tareas puede ser utilizado para observar la actividad de los procesos, su consumo de CPU y memoria, y para finalizar tareas si es necesario, como se describe en la sección '...vamos de una vez con el administrador de tareas miren es sumamente sencillo simplemente ustedes van a venir acá a su administrador de tareas...'.

💡Sistemas operativos

Los 'sistemas operativos' son programas esenciales que gestionan los recursos del hardware, proporcionan servicios a los usuarios y otras aplicaciones, y facilitan la ejecución de programas. En el contexto del video, el sistema operativo es el responsable de la gestión de procesos, su comunicación y planificación, como se indica en la introducción donde se menciona que el video es parte de un 'curso de sistemas operativos'.

💡Planificación de procesos

La 'planificación de procesos' se refiere al algoritmo o conjunto de reglas que utiliza el sistema operativo para decidir qué proceso se ejecutará a continuación. Es un aspecto crítico de la administración de procesos y afecta directamente al rendimiento del sistema. En el guion, se menciona la importancia de que el sistema operativo conozca el estado de los procesos y su lugar en la memoria para llevar a cabo esta planificación eficazmente.

💡Modelo de cinco estados

El 'modelo de cinco estados' es una representación de los diferentes estados que puede adoptar un proceso a lo largo de su ciclo de vida. Estos estados son: ejecución, listo, espera, bloqueado y nuevo. El modelo es utilizado para ilustrar cómo el sistema operativo gestiona y controla la transición de un proceso de un estado a otro, como se describe en el segmento '...tenemos el modelo de cinco estados tenemos el primero que es ejecución el proceso está actualmente en ejecución...'.

Highlights

El profesor Jesús Mejía presenta un tutorial sobre sistemas operativos, centrado en los conceptos de procesos.

Se define un proceso como un conjunto de instrucciones, estado de ejecución, memoria de trabajo y otra información relevante para la planificación del sistema operativo.

Los procesos pueden estar en diferentes estados: ejecución, listo, esperando, bloqueado, nuevo o determinado.

El modelo de cinco estados de procesos describe los cambios entre los estados de ejecución, listo, bloqueado, nuevo y determinado.

El Bloque de Control de Proceso (BSP) es un registro especial creado por el sistema operativo para cada proceso, que contiene información vital durante la ejecución del proceso.

El BSP almacena información como el identificador de proceso (PID), estado, contador de programa y dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.

Las operaciones sobre procesos incluyen crear, destruir, cambiar la prioridad, bloquear, despachar, permitir la comunicación, suspender y reanudar procesos.

Los hilos de ejecución, o procesos ligeros, son secuencias de tareas pequeñas que pueden ser ejecutadas por el sistema operativo y tienen ventajas en la eficiencia.

La administración del procesador se enfoca en la cantidad de procesos ejecutados por unidad de tiempo y el tiempo de respuesta entre procesos.

Los destinos del porcentaje de la CPU asignan un porcentaje del ancho de banda de CPU como mínimo para cada grupo de procesos.

Las reglas de administración del procesador incluyen el estándar, igual por proceso, igual por sesión e igual por usuario, cada uno con sus particularidades.

El administrador de procesos es una herramienta para proporcionar información sobre procesos y programas activos y para gestionarlos.

La comunicación entre procesos es fundamental y puede ser establecida a través de espacios de memoria compartidos o IPC (Inter-Process Communication).

Los tipos de IPC incluyen sincrona, asíncrona, persistente, momentánea, directa, indirecta, simétrica y unidireccional.

El problema de la cena de los filósofos ilustra el dilema de sincronización en sistemas multiproceso.

El problema del barbero dormilón es otro ejemplo de sincronización, donde un barbero y clientes interactúan con sillas y un sillón de barbero.

El ejemplo del productor y consumidor muestra cómo dos procesos interactúan a través de un buffer compartido.

El administrador de tareas se utiliza para visualizar y gestionar procesos y aplicaciones en ejecución.

El uso del administrador de tareas permite al usuario ver la carga de CPU, memoria y otros recursos utilizados por los procesos.

Se aconseja tener cuidado con el número de procesos y aplicaciones abiertos para no sobrecargar el sistema.