Sistemas Operativos y Gestión de Procesos: Conceptos Clave y Funcionamiento

Sistemas Operativos (SO) y Gestión de Procesos: Una Visión General

Conceptos Fundamentales

SO (Sistema Operativo): Es el software fundamental de un ordenador. Se trata de un conjunto de programas, servicios y funciones que administran y coordinan el funcionamiento tanto del hardware como del software. El sistema operativo proporciona la interfaz para que el usuario interactúe con el ordenador.

BCP (Bloque de Control de Procesos): Estructura de datos utilizada por el sistema operativo para gestionar los procesos.

Tipos de Sistemas Operativos

• Monoprogramación o Monotarea: Solo puede ejecutar un programa o proceso a la vez.
• Multiprogramación o Multitarea: Puede ejecutar varios programas o procesos simultáneamente.
• Monousuario: Un único usuario utiliza el hardware y el software.
• Multiusuario: Varios usuarios comparten un mismo ordenador.
• En red: Los ordenadores se comunican entre sí, compartiendo hardware y software.

Recursos Gestionados por el Sistema Operativo

• Memoria: Administración, intercambio y memoria virtual.
• Procesador: Uso del BCP para la gestión de procesos.
• Periféricos de entrada/salida.
• Información.

Modos de Explotación

• Procesos por lotes: Secuencia de entrada, proceso y salida.
• Según el número de usuarios: Monousuario y Multiusuario.
• Según el número de procesos: Monotarea y Multitarea.
• Según el número de procesadores:
  • Monoproceso: Un único procesador.
  • Multiproceso: Dos o más procesadores.
• Según el tiempo de respuesta:
  • Tiempo real: Respuesta inmediata (o casi inmediata) tras lanzar un proceso.
  • Tiempo compartido: Cada proceso utiliza ciclos de la UCP (Unidad Central de Procesamiento) hasta su finalización.

Gestión de Procesos

Proceso: Conjunto gestionado por el sistema operativo que representa un programa en ejecución.

Hebra (Thread): Punto de ejecución dentro de un proceso. Un proceso siempre tiene al menos una hebra (donde se ejecuta el programa principal), pero puede tener más.

Estados de los Procesos

• En ejecución: El proceso está utilizando la UCP y ejecutando instrucciones.
• Preparado (en espera o activo): El proceso está listo para ejecutarse, esperando su turno para usar la UCP.
• Bloqueado: El proceso está retenido debido a diversas causas (esperando una operación de E/S, por ejemplo).

Transiciones de los Procesos

Cuando se lanza un proceso, no se ejecuta directamente. Primero, se coloca en la cola de procesos en estado "preparado".

• Transición A (Bloqueo): El programa en ejecución necesita un recurso (dato, señal) para continuar.
• Transición B (Fin de tiempo): El programa ha agotado su tiempo asignado de UCP.
• Transición C (Despacho): Un proceso preparado pasa a ejecución al recibir tiempo de UCP.
• Transición D (Desbloqueo): Un proceso bloqueado pasa a preparado al recibir el recurso que esperaba.

Tipos de Programas/Procesos (Según su Comportamiento en Memoria)

• Reubicables: Su ubicación en memoria puede variar.
• Reentrantes: Si no se están ejecutando, liberan memoria para otros procesos.
• Residentes: Permanecen en memoria hasta que se apaga el ordenador.
• Reutilizables: Pueden ser utilizados por varios usuarios simultáneamente.

Interfaces de Usuario

La interfaz es el medio de comunicación entre el hardware, el software y el usuario, a través del sistema operativo.

• Interfaz de tipo texto: Comandos y respuestas se introducen y visualizan como cadenas de caracteres.
• Interfaz de tipo gráfico (GUI): La información se presenta en ventanas con componentes y objetos interactivos, evitando la necesidad de teclear comandos.