En cualquier sistema operativo moderno, la gestión de procesos es uno de los pilares fundamentales. Los procesos permiten que múltiples programas se ejecuten simultáneamente y de forma eficiente, maximizando el uso de los recursos del sistema. Sin embargo, el sistema operativo debe encargarse de tareas clave como la asignación de recursos, la protección de datos y la sincronización entre procesos.
Este artículo aborda conceptos esenciales relacionados con los procesos en sistemas operativos, como su definición, el Bloque de Control de Procesos (BCP), la traza de los procesos y el modelo de dos estados, que permite entender la ejecución y el control de los mismos.
Un proceso es, en términos simples, un programa en ejecución. Sin embargo, es mucho más que solo código: se trata de una entidad compleja que incluye tanto el programa como los datos y recursos necesarios para su ejecución.
Podemos definir un proceso como:
Cuando el sistema operativo crea un proceso, este no es solo un programa en ejecución, sino que incluye elementos adicionales como:
Este conjunto de elementos permite al sistema operativo controlar y supervisar los procesos, garantizando que puedan detenerse y reanudarse sin perder información ni corromper datos.
El Bloque de Control de Procesos (BCP) es la estructura de datos esencial que almacena toda la información necesaria sobre un proceso. Es crucial para que el sistema operativo pueda interrumpir y reanudar un proceso sin pérdida de información. Entre la información almacenada en el BCP se encuentran:
El BCP es vital para la multiprogramación. En un sistema monoprocesador, solo un proceso puede ejecutarse a la vez. Cuando el sistema operativo decide cambiar de un proceso a otro, el estado del proceso actual se guarda en su BCP, de manera que, cuando se retome, este pueda continuar desde el mismo punto en el que fue interrumpido.
Esta capacidad de detener y reanudar procesos de forma eficiente permite la ejecución concurrente de múltiples procesos, mejorando el rendimiento general del sistema.
Los procesos pasan por varios estados durante su ciclo de vida. Los dos estados más básicos son:
El sistema operativo es el encargado de mover los procesos entre estos estados según la disponibilidad de los recursos y las políticas de planificación. El concepto de traza de proceso se refiere a la secuencia de instrucciones que un proceso ejecuta durante su ciclo de vida.
Cada proceso ejecuta una secuencia de instrucciones que se conoce como su traza. En un sistema de multiprogramación, donde varios procesos comparten el procesador, las trazas de los procesos se entrelazan, lo que significa que el procesador cambia entre distintos procesos para darles tiempo de ejecución.
Este entrelazado es manejado por el sistema operativo y es fundamental para asegurar que el procesador no quede inactivo y que cada proceso reciba el tiempo de ejecución necesario.
El modelo más simple para representar los estados de un proceso es el modelo de dos estados, en el cual un proceso puede estar en uno de estos dos:
Cuando el sistema operativo crea un proceso, este es colocado en estado No ejecutando. Luego, el proceso es movido a Ejecutando cuando el sistema decide asignarle el procesador. En el transcurso de su vida, el proceso puede alternar entre estos dos estados, dependiendo de la disponibilidad del procesador y otros factores.
Los procesos que no están en estado ejecutando se colocan en una cola de espera. Esta cola es gestionada por el sistema operativo, que selecciona los procesos de ella según diversos criterios como prioridad o el tiempo que han estado esperando.
Cada proceso en la cola tiene un puntero a su BCP, lo que permite al sistema operativo acceder rápidamente a la información necesaria para gestionar el proceso cuando se le asigne el procesador.
Los procesos son esenciales para la ejecución eficiente de programas en un sistema operativo. En este artículo hemos explorado:
En futuros artículos, profundizaremos en modelos más avanzados de gestión de procesos, como el modelo de cinco estados y la gestión de procesos suspendidos.