3.1 Niveles de Planificacion

3.2 Objetivos y Criterios de Planificación

3.3 Planificación Apropiativa y No Apropiativa

3.4 El Reloj de Interrupciones

3.5 Uso de Prioridades

3.6 Algoritmos de Planificación

Durante este capítulo analizaremos todos los aspectos relacionados con el problema de cuándo asignar un procesador(CPU) y a qué proceso. Distinguiremos entre tres niveles o tipos de planificación (a largo, medio y corto plazo).

A partir de aquí nos centraremos en la planificación a corto plazo o de la CPU. Discutiremos los principales objetivos y criterios a tener en cuenta a la hora de decidirnos por una determinada política de planificación. A continuación realizaremos una clasificación de estos criterios agrupándolos en apropiativos y no apropiativos. Hablaremos del reloj de interrupciones, con la intención de aclarar cómo es posible la intervención del sistema operativo para evitar la monopolización de la CPU por parte de los usuarios. Dedicaremos especial atención al mecanismo de planificación basado en prioridades. Terminaremos haciendo un estudio y evaluación cualitativo de los algoritmos de planificaciónque se pueden emplear. Durante este repaso haremos una reflexión sobre las repercusiones en cuanto a eficiencia y tiempo de respuesta del parámetro tamaño de cuanto.

La planificación de la CPU, en el sentido de conmutarla entre los distintos procesos, es una de las funciones del sistema operativo. Este despacho es llevado a cabo por un pequeño programa llamado planificador a corto plazo o dispatcher (despachador). La misión del dispatcher consiste en asignar la CPU a uno de los procesos ejecutables del sistema, para ello sigue un determinado algoritmo. En secciones posteriores estudiaremos algunos algoritmos posibles. Para que el dispatcher conmute el procesador entre dos procesos es necesario realizar un cambio de proceso.

Los acontecimientos que pueden provocar la llamada al dispatcher dependen del sistema (son un subconjunto de las interrupciones), pero son alguno de estos:

Hay que destacar el hecho de que cuanto menos se llame al dispatcher menos tiempo ocupa la CPU un programa del sistema operativo, y, por tanto, se dedica más tiempo a los procesos del usuario (un cambio de proceso lleva bastante tiempo).

Así, si sólo se activa el dispatcher como consecuencia de los 2 primeros acontecimientos se estará haciendo un buen uso del procesador. Este criterio es acertado en sistemas por lotes en los que los programas no son interactivos. Sin embargo, en un sistema de tiempo compartido no es adecuado, pues un proceso que se dedicara a realizar cálculos, y no realizara E/S, monopolizaría el uso de la CPU. En estos sistemas hay que tener en cuenta el conjunto de todos los procesos, activándose el dispatcher con la circunstancia tercera y, posiblemente, la cuarta. Los sistema operativos en que las dos siguientes circunstancias no provocan la activación del dispatcher muestran preferencia por el proceso en ejecución, si no ocurre esto se tiene más en cuenta el conjunto de todos los procesos.

Se puede definir el scheduling -algunas veces traducido como -planificación- como el conjunto de políticas y mecanismos construidos dentro del sistema operativo que gobiernan la forma de conseguir que los procesos a ejecutar lleguen a ejecutarse.

El scheduling está asociado a las cuestiones de:

El scheduling está muy relacionado con la gestión de los recursos. Existen tres niveles de scheduling, como se ilustra en la figura 1.1, estos niveles son:

Ya hemos hablado del planificador de la CPU, y en los subapartados posteriores se comentan los dos restantes:

Este planificador está presente en algunos sistemas que admiten además de procesos interactivos trabajos por lotes. Usualmente , se les asigna una prioridad baja a los trabajos por lotes, utilizándose estos para mantener ocupados a los recursos del sistema durante períodos de baja actividad de los procesos interactivos. Normalmente, los trabajos por lotes realizan tareas rutinarias como el cálculo de nóminas; en este tipo de tareas el programador puede estimar su gasto en recursos, indicándoselo al sistema. Esto facilita el funcionamiento del planificador a largo plazo.

El objetivo primordial del planificador a largo plazo es el de dar al planificador de la CPU una mezcla equilibrada de trabajos, tales como los limitados por la CPU (utilizan mucho la CPU) o la E/S. Así, por ejemplo, cuando la utilización de la CPU es baja, el planificador puede admitir más trabajos para aumentar el número de procesos listos y, con ello, la probabilidad de tener algún trabajo útil en espera de que se le asigne la CPU. A la inversa, cuando la utilización de la CPU llega a ser alta, y el tiempo de respuesta comienza a reflejarlo, el planificador a largo plazo puede optar por reducir la frecuencia de admisión de trabajos.

Normalmente, se invoca al planificador a largo plazo siempre que un proceso termina. La frecuencia de invocación depende, pues, de la carga del sistema, pero generalmente es mucho menor que la de los otros dos planificadores. Esta baja frecuencia de uso hace que este planificador pueda permitirse utilizar algoritmos complejos, basados en las estimaciones de los nuevos trabajos.

En los sistemas de multiprogramación y tiempo compartido varios procesos residen en la memoria principal. El tamaño limitado de ésta hace que el número de procesos que residen en ella sea finito. Puede ocurrir que todos los procesos en memoria estén bloqueados, desperdiciándose así la CPU. En algunos sistemas se intercambian procesos enteros (swap) entre memoria principal y memoria secundaria (normalmente discos), con esto se aumenta el número de procesos, y, por tanto, la probabilidad de una mayor utilización de la CPU.

El planificador a medio plazo es el encargado de regir las transiciones de procesos entre memoria principal y secundaria, actúa intentando maximizar la utilización de los recursos. Por ejemplo, transfiriendo siempre a memoria secundaria procesos bloqueados, o transfiriendo a memoria principal procesos bloqueados únicamente por no tener memoria.