U3 Flashcards

Question

Pila de sistema.

Answer 1

**Concepto:** conjunto ordenado de elementos a los que se accede en forma LIFO (last in, first out) **Objetivo:** almacenar los parámetros y direcciones de retorno de los procedimientos y llamadas al sistema.

Answer 2

Es la **estructura de datos más importante** del sistema operativo para administrar los procesos. Cada vez que se crea un proceso, el sistema operativo genera su **propio BCP**. El **BCP almacena toda la información que el sistema operativo necesita** para gestionar y controlar un proceso. Sus campos típicos incluyen: 1. **Identificación del proceso.** - PID (Process ID) - ID del proceso padre (PPID) - ID de grupo o usuario 2. **Estado del proceso.** - Listo (ready), ejecutando (running), bloqueado (blocked), etc. 3. **Contador de programa (PC).** - Dirección de la siguiente instrucción a ejecutar 4. **Registros de CPU.** - Se guardan cuando el proceso se interrumpe 5. **Información de planificación.** - Prioridad del proceso - Tiempo de CPU usado - Punteros a estructuras de planificación (colas, listas) 6. **Información de gestión de memoria.** - Puntero a la **imagen del proceso** - Tabla de páginas o segmentos - Tamaño del proceso 7. **Información de recursos.** - Archivos abiertos - Dispositivos asignados - Semáforos, tuberías, etc. 8. **Contabilidad del proceso.** - Tiempo de CPU usado - Tiempo de espera - Estadísticas para el sistema

Answer 3

Estas funciones permiten que el sistema operativo **responda, controle y registre** lo que ocurre en el entorno del sistema. **¿Qué hace el sistema operativo?** - **Detecta y atiende** la interrupción mediante una rutina especial (ISR – *Interrupt Service Routine*) - Guarda el estado del proceso actual (contexto) - Ejecuta el código correspondiente - Luego **retoma la ejecución donde se interrumpió** --- **Auditoría.** La auditoría es el proceso mediante el cual el sistema operativo **registra eventos importantes**, especialmente relacionados con la **seguridad** y el uso de recursos. **¿Para qué sirve?** - Detectar **accesos no autorizados** - Supervisar la **actividad de usuarios** - Garantizar el **cumplimiento de políticas** - Analizar fallos o ataques --- **Monitorización.** Es la función que permite **observar en tiempo real** el estado del sistema y sus recursos. **¿Para qué sirve?** - **Optimizar el rendimiento** - **Detectar cuellos de botella** - **Tomar decisiones de planificación** - **Prevenir fallos antes de que ocurran**

Answer 4

Modos de Ejecución El sistema operativo utiliza distintos **modos de ejecución** para **proteger el sistema** y **controlar el acceso a los recursos**. Esto se logra mediante una **distinción clara entre el código del sistema operativo y el de los programas de usuario.** **Modo usuario (User Mode)** - Es el **modo menos privilegiado**. - Aquí se ejecutan los programas del **usuario común** (aplicaciones, juegos, navegadores…). - El acceso está **restringido**: - No se puede acceder directamente al hardware. - No se pueden ejecutar instrucciones sensibles (como manipular registros del sistema). - Cualquier intento de violar estas restricciones genera una **interrupción o excepción**. **Objetivo:** proteger el núcleo del sistema operativo y garantizar estabilidad. --- **Modo núcleo (Kernel Mode)** - Es el **modo privilegiado**. - Se ejecuta el **código del sistema operativo** (núcleo, controladores, servicios de bajo nivel). - Tiene **acceso total al hardware y a todas las instrucciones** de la CPU: - Puede manipular registros - Administrar memoria - Controlar dispositivos Solo el sistema operativo puede cambiar del modo usuario al modo núcleo, generalmente mediante una **llamada al sistema** (*system call*). --- **PSW – *Program Status Word*** El **PSW (Palabra de Estado del Programa)** es un **registro especial de la CPU** que **controla y refleja el estado actual de ejecución de un proceso**. Contiene información como: - **Modo de ejecución actual** (usuario o núcleo) - **Bits de interrupción** (habilitadas o deshabilitadas) - **Código de condición** (resultado de operaciones anteriores) - **Contador de programa** (dirección de la próxima instrucción) - **Prioridad del proceso** - **Otros flags de control del sistema** Cuando ocurre un cambio de contexto (por interrupción o cambio de proceso), **el PSW se guarda y se restaura** para que el proceso pueda continuar donde se quedó.

Answer 5

Creación de Procesos Cuando un nuevo proceso debe comenzar (por ejemplo, al abrir una app), el sistema operativo realiza una serie de pasos para **prepararlo y ponerlo en cola para su ejecución**. 1. **Asignar un PID único al proceso.** - Cada proceso recibe un **PID (Process Identifier)** exclusivo. - Permite identificarlo y gestionarlo de forma individual. Ejemplo: PID 1001, 1002, etc. 2. **Reservar espacio de memoria para el proceso.** - Se reserva memoria para **la imagen del proceso**, que incluye: - **Código ejecutable** - **Datos estáticos y dinámicos** - **Pila (stack)** - **Montículo (heap)** Esta memoria puede estar en RAM física o gestionada virtualmente. 3. **Inicialización del Bloque de Control del Proceso (PCB).** - Se crea e inicializa el **PCB (Process Control Block)**, que contiene: - PID - Estado inicial (generalmente “nuevo” o “listo”) - Prioridad - Punteros a memoria - Contadores y registros iniciales - Información de E/S, etc. 4. **Enlazar el proceso en la cola de procesos listos.** - El proceso se **agrega a la cola de listos (ready queue)** para esperar su turno de ejecución. - Lo gestionará el **planificador (scheduler)** según el algoritmo de planificación.

Answer 6

Cambio de Proceso (Cambio de Contexto) **¿Cuándo debe el sistema operativo cambiar de proceso?** El sistema operativo debe hacer un cambio de contexto en situaciones como: 1. **Interrupción de reloj (Timer Interrupt)** - Ocurre cuando **se agota el “quantum” de CPU asignado** al proceso. - El proceso en ejecución pasa a **estado de listo** (`ready`). - Se selecciona otro proceso para continuar. 2. **Interrupción de Entrada/Salida** - Se activa cuando **finaliza una operación de E/S** (por ejemplo, lectura de disco). - Un proceso bloqueado por E/S puede volver al estado de **listo**, y quizás sea elegido para ejecutar. 3. **Llamada al sistema** - Cuando un proceso solicita servicios del sistema (como abrir un archivo o crear otro proceso). 4. **Excepciones / Errores** - Como **fallos de página**, división por cero, violaciones de acceso, etc. --- **Fallo de memoria (Fallo de página)** > Ocurre cuando un proceso intenta acceder a una página de memoria que no está cargada en la RAM. > - El sistema debe buscar esa página en el disco (swap) y cargarla en RAM. - Mientras tanto, el proceso es enviado al estado de **bloqueado** (`waiting`) o **suspendido**. - Este evento también genera un cambio de contexto para ejecutar otro proceso mientras se resuelve el fallo. --- **¿Qué estructuras del sistema operativo se actualizan en un cambio de contexto?** Cuando el sistema operativo realiza un **cambio de contexto**, debe actualizar varias estructuras internas: 1. **PCB (Bloque de Control del Proceso)** - Guarda el estado del proceso saliente (registros, contador, PSW…) - Carga el estado del proceso entrante 2. **Tablas de planificación** - Actualizan la posición del proceso en las colas (listo, bloqueado, etc.) 3. **Tablas de memoria** - Se actualizan los marcos/páginas según la imagen del nuevo proceso 4. **Tablas de archivos abiertos y dispositivos** - Pueden modificarse si el nuevo proceso tiene acceso a recursos diferentes 5. **Registros del CPU** - Se guardan los del proceso saliente y se restauran los del proceso entrante

Answer 7

Cambio de Estado del Proceso El cambio de estado ocurre cuando un proceso: - Pasa de ejecutarse a esperar - Es interrumpido por el sistema operativo - Es sustituido por otro proceso que entra en ejecución Este proceso lo gestiona el **planificador (scheduler)** y consta de varios pasos ordenados: **Pasos del cambio de estado de un proceso:** 1. **Guardar los registros del procesador** > Se almacenan los registros del CPU (contadores, registros de uso general, PSW, etc.) para que el proceso pueda continuar más adelante desde el mismo punto. > 2. **Actualizar el BCP (PCB) con el nuevo estado** > El Bloque de Control del Proceso (PCB) se actualiza para reflejar: > - El nuevo estado (ej: de “ejecutando” a “esperando”) - El contenido de los registros guardados 3. **Mover el proceso a la cola correspondiente** > Dependiendo del nuevo estado, el proceso se coloca en: > - Cola de listos (ready queue) - Cola de espera por E/S (I/O wait) - Cola de terminados, etc. 4. **Seleccionar un nuevo proceso a ejecutar** > El planificador elige el siguiente proceso de la cola de listos, según el algoritmo de planificación (FIFO, Round Robin, prioridades, etc.). > 5. **Actualizar el BCP del proceso seleccionado** > El BCP del nuevo proceso se marca como "en ejecución", y se cargan sus datos relevantes (estado, prioridad, etc.) > 6. **Actualizar las tablas de memoria** > Se configuran las estructuras de memoria para reflejar la imagen del nuevo proceso (paginación, segmentos, etc.) > 7. **Restaurar el estado del procesador** > Se cargan los registros del nuevo proceso, incluyendo el contador de programa, para que la CPU continúe su ejecución correctamente.

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