PROCESOS Y PROCESADORES

PROCESOS Y PROCESADORES

        Un proceso es un concepto manejado por el sistema operativo que consiste en el conjunto formado por: Las instrucciones de un programa destinadas a ser ejecutadas por el microprocesador. Su estado de ejecución en un momento dado, esto es, los valores de los registros de la CPU para dicho programa. Su memoria de trabajo, es decir, la memoria que ha reservado y sus contenidos.

        Un microprocesador es un circuito electrónico integrado que actúa como unidad central de proceso de un ordenador, proporcionando el control de las operaciones de cálculo. Están formados por componentes extremadamente pequeños formados en una única pieza plana de poco espesor. Su componente principal son los semiconductores, principalmente silicio y germanio. Pueden llegar a tener varias decenas de millones transistores, además de otros componentes electrónicos como diodos, resistencias, condensadores todo ello en varios milímetros cuadrados.

HILOS Y MULTIHILOS

Un hilo es:

* Es una secuencia de código que se ejecuta dentro de un proceso.

* Procesos Ligeros (LWP)

* Hilos de instrucciones o hilos de control

* Comparte espacio de direcciones y otra información global con su proceso.

* Registros, pila, máscaras de señal y otros datos específicos de hilos son locales a cada hilo.

MODELOS DE SISTEMAS

En un sistema distribuido, con varios procesadores, un aspecto fundamental del diseño es cómo se los utiliza

* Los procesadores distribuidos se pueden organizar de varias formas: 

* Modelo de estación de trabajo. 

* Modelo de la pila de procesadores. 

* Modelo híbrido.

MODELO DE ESTACIÓN DE TRABAJO

El sistema consta de estaciones de trabajo (PC) dispersas conectadas entre sí mediante una red de área local (LAN).

Pueden contar o no con disco rígido en cada una de ellas.

Los usuarios tienen:

Una cantidad fija de poder de cómputo exclusiva.

Un alto grado de autonomía para asignar los recursos de su estación de trabajo.Uso de los discos en las estaciones de trabajo:

Sin disco:

Bajo costo, fácil mantenimiento del hardware y del software, simetría y flexibilidad.

Gran uso de la red, los servidores de archivos se pueden convertir en cuellos de botella.

Disco para paginación y archivos de tipo borrador:

Reduce la carga de la red respecto del caso anterior.

Alto costo debido al gran número de discos necesarios.

Disco para paginación, archivos de tipo borrador y archivos binarios (ejecutables):

Reduce aún más la carga sobre la red.

Alto costo y complejidad adicional para actualizar los binarios.

Disco para paginación, borrador, binarios y ocultamiento de archivos:

Reduce aún más la carga de red y de los servidores de archivos.

Alto costo.

Problemas de consistencia del caché.

Sistema local de archivos completo:

Escasa carga en la red.

Elimina la necesidad de los servidores de archivos.

Pérdida de transparencia.

MODELO DE PILA DE PROCESADORES

Se dispone de un conjunto de cpu que se pueden asignar dinámicamente a los usuarios según la demanda.

Los usuarios no disponen de estaciones de trabajo sino de terminales gráficas de alto rendimiento.

No existe el concepto de propiedad de los procesadores, los que pertenecen a todos y se utilizan compartidamente.

El principal argumento para la centralización del poder de cómputo como una pila de procesadores proviene de la teoría de colas:

Llamamos “l” a la tasa de entradas totales de solicitudes por segundo de todos los usuarios combinados.

Llamamos “m” a la tasa de procesamiento de solicitudes por parte del servidor.

Para una operación estable debe darse que “m > l”:

Se pueden permitir pequeños lapsos de tiempo en los que la tasa de entrada exceda a la de servicio.

Llamamos “T” al promedio de tiempo entre la emisión de una solicitud y la obtención de una respuesta completa:

T = 1 / ( m - l ).

Cuando “ l ” tiende a “0”, “T” no tiende a “0”.

Supongamos que tenemos “n” multiprocesadores personales, cada uno con cierto número de cpu y con su propio sistema de colas con tasas “ l ” y “ m ” y tiempo “T”:

Si reunimos todas las cpu y formamos una sola pila de procesadores tendremos un solo sistema de colas en vez de “n” colas ejecutándose en paralelo.

La tasa de entrada será “n l”, la tasa de servicio será “n m” y el tiempo promedio de respuesta será:

T1 = 1 / (n m - n l) = 1 / n ( m - l) = T / n.

Conclusión: si reemplazamos “n” pequeños recursos por uno grande que sea “n” veces más poderoso:

Podemos reducir el tiempo promedio de respuesta “n” veces.El modelo de pila es más eficiente que el modelo de búsqueda de estaciones inactivas.

En este modelo los procesadores se asignan dinámicamente a los usuarios según la demanda. A los usuarios se les dan terminales gráficas de alto rendimiento, ya que la mayoría de usuarios buscan una interfaz gráfica de calidad eficiente. Estos procesadores se utilizan compartidamente entre todos los usuarios, los cuales pueden obtener datos de la CPU durante periodos cortos, y luego regresan a la pila para ser utilizados por otros usuarios.

MODELO HÍBRIDO

Este modelo combina los dos modelos anteriores. Consta de estaciones de trabajo y una pila de procesadores. El trabajo interactivo se ejecuta en cada estación de trabajo, y el no interactivo o más pesado en la pila de procesadores, obteniendo una respuesta más rápida, un diseño sencillo y un uso de los recursos adecuado.

Se puede establecer una mediación al proporcionar a cada usuario una estación de trabajo personal y además tener una pila de procesadores. Aunque esta solución es más cara que cualquiera de los dos modelos puros, combina las ventajas de arribos. El trabajo interactivo se puede llevar a cabo en las estaciones de trabajo, con una respuesta garantizada. Sin embargo, las estaciones inactivas no se utilizan, lo cual hace más sencillo el diseño del sistema. Sólo se dejan sin utilizar. En vez de esto, todos los no interactivos se ejecutan en la pila de procesadores, así como todo el cómputo pesado en general. Este modelo proporciona una respuesta interactiva más rápida, un uso eficiente de los recursos y un diseño sencillo.