2.2 Estados y transiciones de los procesos

Un proceso puede estar en cualquiera de los siguientes tres estados: Listo, En ejecución y

Bloqueado.

Los procesos en el estado listo son los que pueden pasar a estado de ejecución si el

planificador los selecciona. Los procesos en el estado ejecución son los que se están

ejecutando en el procesador en ese momento dado. Los procesos que se encuentran en

estado bloqueado están esperando la respuesta de algún otro proceso para poder continuar

con su ejecución. Por ejemplo operación de E/S.

Un proceso puede variar entre 5 distintos estado

 New: cuando el proceso esta siendo creado.

 Running: cuando el proceso se esta ejecutando.

 Waiting: cuando el proceso esta esperando que se cumpla algún otro evento.

 Ready: cuando el proceso esta pronto para ejecutar, esperando por la CPU.

 Terminated: cuando el proceso esta terminado.

Estado de los Procesos

Los bloques de control de los procesos se almacenan en colas, cada una de las cuales

representa un estado particular de los

procesos, existiendo en cada bloque, entre otras informaciones. Los estados de los

procesos son internos del sistema operativo y transparentes al usuario.

Los estados de los procesos se pueden dividir en dos tipos: activos e inactivos.

1.- Estados activos

Son aquellos que compiten con el procesador o están en condiciones de hacerlo. Se dividen

en:

 Ejecución: Estado en el que se encuentra un proceso cuando tiene el control del

procesador. En un sistema monoprocesador este estado sólo lo puede tener un

proceso.

Preparado: Aquellos procesos que están dispuestos para ser ejecutados, pero no

están en ejecución por alguna causa (Interrupción, haber entrado en cola estando

otro proceso en ejecución, etc.).

 Bloqueado: Son los procesos que no pueden ejecutarse de momento por necesitar

algún recurso no disponible (generalmente recursos de entrada/salida).

2.- Estados inactivos

Son aquellos que no pueden competir por el procesador, pero que pueden volver a hacerlo

por medio de ciertas operaciones. En estos estados se mantiene el bloque de control de

proceso aparcado hasta que vuelva a ser activado. Se trata de procesos que no han

terminado su trabajo que lo han impedido y que pueden volver a activarse desde el punto

en que se quedaron sin que tengan que volver a ejecutarse desde el principio.

Son de dos tipos:

 Suspendido bloqueado: Es el proceso que fue suspendido en espera de un evento,

sin que hayan desaparecido las causas de su bloqueo.

 Suspendido programado: Es el proceso que han sido suspendido, pero no tiene

causa parta estar bloqueado.

Información asociada con cada proceso:

 Estado del proceso.

 Program counter.

 Registros del CPU.

 Información de planificación del CPU.

 Memoria.

Información para administración.

 Información de estatus de E/S.

Creación de Procesos

Crear un proceso implica operaciones como:

 Dar un nombre a un proceso.

 Insertarlo en la lista de procesos conocidos del sistema ( o tabla de procesos)

 Determinar la prioridad inicial de proceso.

 Crear el bloque de control de proceso.

 Asignar los recursos iniciales al proceso.

Un proceso puede crear un nuevo proceso. Si lo hace el proceso creador se denomina

proceso padre, y el proceso creado, proceso hijo. Sólo se necesita un padre para crear

un hijo. Tal creación origina una estructura jerárquica de procesos. No se puede

destruir un proceso cuando este ha creado otros procesos.

Destruir un proceso implica eliminarlo del sistema. Se le remueve de la tabla o listas del

sistema, sus recursos se devuelven al sistema y su bloque de control de proceso se

borra (es decir, el espacio de memoria ocupado por su PCB se devuelve al espacio

de memoria disponible.

Operaciones de procesos y recursos.

Los sistemas operativos poseen una serie de funciones cuyo objetivo es el de la

manipulación de los procesos. En general las operaciones que se pueden hacer sobre

un proceso son las siguientes:

Crear el proceso. Se produce con la orden de ejecución del programa y

suele necesitar varios argumentos, como el nombre y la prioridad del proceso.

La creación de un proceso puede ser de dos tipos:

Jerárquica. En ella cada proceso que se crea es hijo del proceso creador y hereda el

entorno de ejecución de su padre. El primer proceso que ejecuta un usuario será hijo

del intérprete de comandos con el que interactúa.

No jerárquico. Cada proceso creado por otro proceso se ejecuta independientemente de

su creador con un entorno diferente. Es un tipo de creación que no suele darse en los

sistemas operativos actuales.

Además de los dos tipos anteriores se pueden realizar las operaciones siguientes:

 Destruir un proceso. Se trata de la orden de eliminación del proceso con la cual el

sistema operativo destruye su PCB ( Proces control Block).

 Suspender un proceso. Es una operación de alta prioridad que paraliza un proceso

que puede ser reanudado posteriormente. Suele utilizarse en ocasiones de mal

funcionamiento o sobrecarga del sistema.

1. Reanudar un proceso. Trata de activar un proceso que ha sido

previamente suspendido.

2. Cambiar la prioridad de un proceso.

 Temporizar la ejecución de un proceso. Hace que un determinado proceso se

ejecute cada cierto tiempo (segundos, minutos, horas,...) por etapas o de una sola

vez, pero transcurrido un periodo de tiempo fijo.

 Despertar un proceso. Es una forma de desbloquear un proceso que habrá sido

bloqueado previamente por temporización o cualquier otra causa.

DESCRIPTOR DE PROCESOS Y RECURSOS

Es una estructura de datos asociada a una entidad informática ya sea un (Recurso o

Proceso), en la cual se indica y actualiza todas las informaciones relativas a dicha

entidad.

En el caso de un proceso la información general que contiene es:

1) Identificador: Que puede ser interno y externo.

 Interno: Sistemas.

 Externo: Usuario.

2) Descripción de la máquina virtual asociada: como espacio virtual asignado, tipo de

mapeo, tipo de acceso.

3) Descripción de los recursos de la máquina que usa como: Lista de recursos que el

proceso tiene derecho a solicitar, dirección real en la memoria principal, estado de

las variables internas del CPU, prioridad, etc.

4) Estados funcionales del proceso: Los estados de los procesos son internos del

sistema operativo y transparente al usuario. Para éste, su

proceso estará siempre en ejecución independientemente del estado en que se

encuentre internamente el sistema.

TRANSICIONES

Un proceso puede encontrarse en estado de ejecución, bloqueado o listo (que también se

llama ejecutable). De estos estados de los procesos se derivan las siguientes

transiciones y estados:

Transición: El paso de un estado a otro.

1. El proceso se bloquea en la entrada.

2. El planificador elige otro proceso.

3. El planificador elige este proceso.

4. La entrada se vuelve disponible.

Estados:

1. Ejecución (que en realidad hace uso del CPU en ese instante).

2. Bloqueado (incapaz de correr hasta que suceda algún evento externo.

3. Listo (ejecutable; se detiene temporalmente para permitir que se ejecute otro proceso).

En estos tres estados son posibles cuatro transiciones:

1. Ocurre cuando un proceso descubre que no puede continuar. En algún sistema el proceso

debe ejecutar una llamada al sistema, BLOCK, para entrar en estado bloqueado.

2 y 3. Son ocasionadas por el planificador del proceso, que es parte del sistema operativo

sin que el proceso llegue a saber de ella.

2. Ocurre cuando el planificador decide que el proceso en ejecución ya ha corrido el tiempo

suficiente y es tiempo de permitir que otro proceso tome tiempo de CPU.

3. Ocurre cuando todos los procesos han utilizado su parte del tiempo y es hora de que el

primer proceso vuelva a correr.

4. Ocurre cuando aparece el evento externo que estaba esperando un proceso (como el

arribo de alguna entrada). Si ningún otro proceso corre en ese instante, la transición 3

se activará de inmediato y el proceso iniciara su ejecución, de lo contrario tendrá que

esperar, en estado listo.

Transiciones de estado.

La asignación del CPU al primer proceso de la lista de listos es llamada despacho, y es

ejecutado por la entidad del sistema llamada despachador. Indicamos esta transición

de la manera siguiente:

Despacho (nombre del proceso): Listo en ejecución.

Mientras el proceso tenga CPU, se dice que esta en ejecución. Para prevenir que

cualquier proceso monopolice el sistema, ya sea de manera accidental o

maliciosamente el sistema operativo ajusta un reloj de interrupción del hardware para

permitir al usuario ejecutar su proceso durante un intervalo de tiempo especifico o

cuanto. Si el proceso no abandona voluntariamente el CPU, antes de que expire el

intervalo, el reloj genera una interrupción, haciendo que el sistema operativo recupere

el control. El sistema operativo hace que el proceso que anteriormente se hallaba en

estado de ejecución pase al de listo, y hace que el primer proceso de la lista de listos

pase al estado de ejecución.

Estas transiciones de estado se indican como:

- tiempo excedido (nombre del proceso): en ejecución Listo

- bloqueado (nombre del proceso): en ejecución bloqueado

El proceso cambia del estado bloqueado al estado listo:

- despertar ( nombre del proceso): bloqueado Listo.

Con esto tenemos definidas 4 transacciones de estado.

- despacho ( nombre del proceso): Listo en ejecución

- tiempo excedido ( nombre del proceso): en ejecución Listo

- bloqueado ( nombre del proceso): en ejecución bloqueado

- despertar ( nombre del proceso ): bloqueado Listo.

Suspensión y Reanudación.

Un proceso suspendido no puede proseguir sino hasta que lo reanuda otro proceso.

Reanudar (o activar) un proceso implica reiniciarlo a partir del punto en el que se

suspendió.

Las operaciones de suspensión y reanudación son importantes por diversa razones:

 Si un sistema está funcionando mal y es probable que falle, se puede suspender

los procesos activos para reanudarlos cuando se haya corregido el problema.

 Un usuario que desconfíe de los resultados parciales de un proceso puede

suspenderlo (en vez de abortarlo) hasta que verifique si el proceso funciona

correctamente o no.

 Algunos procesos se puede suspender como respuesta a las fluctuaciones a corto

plazo de la carga del sistema y reanudarse cuando las cargas regresen a niveles

normales.

Transiciones de estados de los procesos con suspensión y reanudación.

Muestra el diagrama de transiciones de estado de los procesos, modificado para incluir las

operaciones de suspensión y reanudación. Se han añadido dos nuevos estados,

denominados suspendido-listo y suspendido bloqueado; no hay necesidad de un

estado suspendido-ejecutado. Sobre la línea discontinua se encuentran los estados

activos, y debajo de ella los estados suspendidos.

Una suspensión puede ser iniciada por el propio proceso o por otro. En un sistema con un

solo procesador el proceso en ejecución puede suspenderse a si mismo; ningún otro

proceso podría estar en ejecución al mismo tiempo para realizar la suspensión

(aunque otro proceso sí podría solicitar la suspensión cuando se ejecute). En un

sistema de múltiples procesadores, un proceso en ejecución puede suspender a otro

que se esté ejecutando en ese mismo momento en un procesador diferente.

Solamente otro proceso puede suspender un proceso listo. La transición correspondiente

es:

1) Suspender (nombre_del_proceso): Listo Suspendido-Listo.

Un proceso puede hacer que otro proceso que se encuentre en el estado suspendido-listo

pase al estado listo. La transición correspondiente es:

2) reanudar ( nombre_del_proceso): Suspendido-Listo Listo. 

Un proceso puede suspender a otro proceso que esté bloqueado. La transición

correspondiente es:

3) suspender ( nombre_del_proceso): Bloqueado Suspendido-Bloqueado.

Un proceso puede reanudar otro proceso que esté suspendido-bloqueado. La transición

correspondiente es:

4) reanudar ( nombre_del_proceso): Suspendido-Bloqueado Bloqueado.

Como la suspensión es por lo general una actividad de alta prioridad, se debe realizar de

inmediato. Cuando se presenta finalmente el término de la operación ( si es que

termina), el proceso suspendido-bloqueado realiza la siguiente transición.

5)completar(nombre_del _proceso): suspendido-bloqueado suspendido-listo.

6) suspender (nombre_del_proceso): Ejecución Suspendido-Listo.

En conclusión los sistemas que administran procesos deben ser capaces de realizar ciertas

operaciones sobre procesos y con ellos. Tales operaciones incluyen:

 Crear un proceso.

 Destruir un proceso.

 Suspender un proceso.

 Reanudar un proceso.

 Cambiar la prioridad de un proceso.

 Bloquear un proceso.

 Despertar un proceso.

 Despachar un proceso.

 Permitir que un proceso se comunique con otro (esto se denomina comunicación

entre procesos).