La gestión de procesos es una de las funciones más críticas de un sistema operativo. Un proceso es un programa en ejecución, y el sistema operativo debe gestionar estos procesos para asegurar que los recursos del sistema se utilicen de manera eficiente y que los procesos se ejecuten sin conflictos.

Un proceso es una instancia de un programa en ejecución. Incluye:

• Código del programa: Las instrucciones que se están ejecutando.
• Contador de programa: La dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.
• Registros de CPU: Los valores actuales de los registros del procesador.
• Pila: Contiene datos temporales como parámetros de funciones, direcciones de retorno y variables locales.
• Segmento de datos: Contiene variables globales.
• Heap: Memoria dinámica asignada durante la ejecución del proceso.

Un proceso puede estar en uno de los siguientes estados:

• Nuevo: El proceso está siendo creado.
• Listo: El proceso está esperando para ser asignado a un procesador.
• En ejecución: Las instrucciones del proceso están siendo ejecutadas.
• Bloqueado: El proceso está esperando algún evento (como la finalización de una operación de E/S).
• Terminado: El proceso ha terminado su ejecución.

Las transiciones entre estos estados se pueden representar en un diagrama de estado, como se muestra a continuación:

El PCB es una estructura de datos que contiene toda la información sobre un proceso específico. Incluye:

• Estado del proceso
• Contador de programa
• Registros de CPU
• Información de planificación
• Información de gestión de memoria
• Información de contabilidad
• Información de E/S

• Maximizar el uso de la CPU
• Maximizar el rendimiento del sistema
• Minimizar el tiempo de respuesta
• Minimizar el tiempo de espera
• Minimizar el tiempo de vuelta

1. First-Come, First-Served (FCFS): Los procesos se atienden en el orden en que llegan.
2. Shortest Job Next (SJN): El proceso con el menor tiempo de ejecución se atiende primero.
3. Round Robin (RR): Cada proceso recibe una cantidad fija de tiempo de CPU (quantum).
4. Priority Scheduling: Los procesos se atienden según su prioridad.

Supongamos que tenemos tres procesos con los siguientes tiempos de ejecución y un quantum de 4 unidades de tiempo:

La secuencia de ejecución sería:

1. P1 se ejecuta durante 4 unidades de tiempo (restan 6).
2. P2 se ejecuta durante 4 unidades de tiempo (resta 1).
3. P3 se ejecuta durante 4 unidades de tiempo (restan 4).
4. P1 se ejecuta durante 4 unidades de tiempo (restan 2).
5. P2 se ejecuta durante 1 unidad de tiempo (completa).
6. P3 se ejecuta durante 4 unidades de tiempo (completa).
7. P1 se ejecuta durante 2 unidades de tiempo (completa).

Dibuja un diagrama de estado para un proceso que pasa por los siguientes estados: Nuevo, Listo, En ejecución, Bloqueado, Terminado. Indica las transiciones posibles entre estos estados.

Dado los siguientes procesos con sus tiempos de llegada y tiempos de ejecución, calcula el tiempo de espera y el tiempo de vuelta para cada proceso usando el algoritmo FCFS.

Solución:

1. P1: Tiempo de espera = 0, Tiempo de vuelta = 5
2. P2: Tiempo de espera = 3, Tiempo de vuelta = 6
3. P3: Tiempo de espera = 4, Tiempo de vuelta = 6

Dado los siguientes procesos con sus tiempos de ejecución y un quantum de 3 unidades de tiempo, determina la secuencia de ejecución y el tiempo de vuelta para cada proceso.

Solución:

1. Secuencia de ejecución: P1, P2, P3, P1, P2, P3, P2
2. Tiempo de vuelta:
   • P1: 9
   • P2: 18
   • P3: 16

La gestión de procesos es esencial para el funcionamiento eficiente de un sistema operativo. Comprender los estados de un proceso, el PCB y los algoritmos de planificación permite optimizar el uso de recursos y mejorar el rendimiento del sistema. En el próximo módulo, exploraremos la gestión de memoria, que es otro componente crucial en la administración de recursos del sistema operativo.