Arquitectura de Sistemas Operativos: Núcleos, Modelos y Gestión de Procesos

Arquitectura y Tipos de Núcleos en Sistemas Operativos

Núcleo Monolítico

Estos sistemas tienen un núcleo grande y complejo, que engloba todos los servicios del sistema. Está programado de forma no modular, y cualquier cambio a realizar en cualquier servicio requiere la recompilación del núcleo y el reinicio del sistema para aplicar los nuevos cambios.

Microkernel (Micronúcleo)

El microkernel es un tipo de núcleo que provee un conjunto de primitivas o llamadas al sistema mínimas para implementar servicios básicos como espacios de direcciones, comunicación entre procesos (IPC) y planificación básica.

Núcleos Híbridos

Los núcleos híbridos fundamentalmente son micronúcleos que tienen algo de código “no esencial” en espacio de núcleo para que este se ejecute más rápido de lo que lo haría si estuviera en espacio de usuario.

Modelos de Sistemas

Sistemas Centralizados

Con este tipo de modelo, los mainframes se encargaban de todo el procesamiento y los usuarios manejaban únicamente terminales tontos (no disponían de memoria ni procesador).

Sistemas Distribuidos

Permiten distribuir los trabajos, tareas o procesos entre un conjunto de procesadores.

Sistemas Operativos en Red

Los sistemas operativos en red permiten la interconexión de ordenadores para acceder a los servicios y recursos.

Gestión de Procesos: PCB (Process Control Block)

Internamente, los procesos se almacenan en una lista encadenada en donde cada nodo almacena la información anterior. Cada nodo tiene información de:

• Estado del proceso
• Program Counter (Contador de programa)
• Los registros de la CPU
• La información de planificación de la CPU
• La información de uso (tiempo que ha usado la CPU, tiempo de espera, etc.)
• Información de E/S (lista de dispositivos que se utilizan, archivos abiertos, etc.)

Planificación de Procesos (Scheduling)

Colas de Planificación (Scheduling)

Los procesos que están en estado de espera se quedan en una lista llamada lista o cola de listos (ready queue).

Scheduler (Planificador)

Componente del sistema operativo responsable de decidir quién hará uso de la CPU o, en general, quién pasa de un estado a otro. Existen tres planificadores:

• Planificador de procesos (Process Scheduler) o PCP: Módulo del S.O. que decide el proceso que va a hacer uso de la CPU, de todos los que están en la cola de listos.
• Planificador de trabajos (Job Scheduler) o PLP: Módulo del S.O. encargado de decidir cuál de los procesos "nuevos" pasa al estado de "listo", cuando hay un hueco en la cola de "listos".
• Planificador de intercambio (Swapper) o PMP: Módulo del S.O. encargado de cargar y descargar los procesos que realizan esperas largas. No está presente en todos los sistemas operativos.