Tipos De Procesos De Planificacion Usan Las Maquinas

Al respecto, este último autor afirma que, el proceso de planificación y control de la producción debe seguir un enfoque jerárquico, en el que se logre una integración vertical entre los objetivos estratégicos, tácticos y operativos y además se establezca su relación horizontal con las otras áreas funcionales de la compañía.

Básicamente las cinco fases que componen el proceso de planificación y control de la producción son [Domínguez Machuca 1995]:

1. Planificación estratégica o a largo plazo. 
2. Planificación agregada o a medio plazo. 
3. Programación maestra. 
4. Programación de componentes. 
5. Ejecución y control.

Necesidad de la planificación

En épocas pasadas de los sistemas de procesamiento por lotes (batch), la idea que existía sobre la planificación era bastante simple y consistía en aplicar un algoritmo secuencial. Esto producía un desaprovechamiento muy importante de las capacidades del procesador ya que la ejecución de un proceso alternaba entre dos estados de ejecución: utilizando la CPU o esperando a que se realice una operación de E/S, por lo que mientras se trabajaba con un dispositivo, el procesador se encontraba inactivo.

Más tarde, surgieron los sistemas multiprogramados, en donde se intentó maximizar la utilización de la CPU. Esto se pudo conseguir manteniendo varios procesos en la memoria, y cuando un proceso tenía que esperar, el sistema operativo le quitaba la CPU y se lo asignaba a otro proceso que se encontraba en dicha memoria. Por lo tanto, la tarea de la planificación cobró gran importancia por su incidencia directa sobre el rendimiento del sistema, ya que el sistema operativo debía decidir qué proceso esperaría y qué proceso continuaría.

Definición

Podemos definir a la planificación como un conjunto de políticas y mecanismos incorporados al sistema operativo, a través de un módulo denominado planificador, que debe decidir cuál de los procesos en condiciones de ser ejecutado conviene ser despachado primero y qué orden de ejecución debe seguirse. Esto debe realizarse sin perder de vista su principal objetivo que consiste en el máximo aprovechamiento del sistema, lo que implica proveer un buen servicio a los procesos existentes en un momento dado. Un "buen" servicio podría traducirse en tiempo de respuesta aceptable, productividad y eficiencia del procesador.

Niveles de planificación

La planificación se hace en cuatro instantes de tiempo. De estas cuatro, una no la realiza el sistema operativo, sino que es externa al procesamiento, pero tiene una influencia enorme sobre la definición del procesamiento, dado que el sistema operativo queda determinado por las decisiones que se toman en este nivel. A esta instancia le daremos el nombre de "extra largo plazo" por ser en la escala de tiempo del ser humano.

En la administración del procesador podemos distinguir tres niveles de planificación de acuerdo a la escala de tiempo en que se realiza la misma. El largo plazo en segundos, mediano plazo en milisegundos y el corto plazo en nanosegundos o microsegundos.

Planificación a extra largo plazo

Consiste en una planificación externa que se hace en el centro de cómputos y está estrechamente ligada a las políticas de funcionamiento del sistema, ya que se determina la importancia relativa de los usuarios. A través de procedimientos escritos se fijan las reglas que se aplicarán a los usuarios relativos al uso, seguridad, accesos, prioridades, etc, así como también las reglas en cuanto a modalidad de procesamiento, la operación, la política de backup, etc.

Esta planificación busca satisfacer cuatro objetivos desde el punto de vista de los usuarios:

1.       Mayor velocidad de respuesta en sus trabajos con lo que disminuye el tiempo de espera de los usuarios.

2.       Existencia y disponibilidad de recursos que necesitan para ejecutar sus trabajos.

3.       Importancia de sus tareas.

4.       Seguridad de que sus trabajos sean completados correctamente.

Por lo tanto, es responsabilidad del profesional de sistemas brindar un adecuado servicio de procesamiento de datos como también ocuparse del orgware y del peopleware para que todo funcione dentro de lo establecido.

Planificación a largo plazo

El planificador a largo plazo, scheduler o planificador de trabajos, es un administrador que se encarga de organizar la ejecución con un adecuado planeamiento de recursos para que el trabajo se ejecute ordenadamente y eficientemente según la modalidad de procesamiento.

El sheduler se ejecuta con poca frecuencia, sólo cuando se necesita crear un nuevo proceso en el sistema, cuando termina un proceso, o ingresa un usuario en el sistema, por lo que tiene prioridad máxima para ejecutar. Es el responsable de controlar el nivel de multiprogramación del sistema y el balance de carga del sistema. Esto último implica la selección cuidadosa de trabajos para mantener un adecuado balance de carga de procesos que hacen uso de E/S intensivo (I/O bound) o uso de CPU intensivo (CPU bound).

Procedamos a describir un poco su accionar ante un nuevo trabajo. Un software del sistema operativo, llamado monitor, recibe al nuevo trabajo y lo carga en la memoria central. Después de haber sido recibido el trabajo, el sheduler se encarga de preparar y crear procesos con sus respectivos bloques de control del proceso (PCB) para poder ejecutarlos. Si los recursos que solicita estuvieran disponibles, se le asignan y se lo ingresa a la cola de listos para ejecutar.

Existen diferentes filosofías en el procesamiento de un trabajo. Todas ellas responden a ciertos criterios de planificación que se vuelcan en los respectivos algoritmos de planificación. Esto se conoce como la modalidad de ejecución o procesamiento. Los más importantes son:

·         Batch: Apunta estrictamente al exhaustivo uso del procesador en detrimento del usuario. Sus principales caracterísiticas son:

1.       La CPU es monoprogramada.

2.       No existe diferencia entre trabajo y proceso.

3.       El scheduler elige el trabajo, crea el proceso y lo ejecuta.

4.       Prácticamente hay un solo nivel de planificación.

·         Interactivo: Apunta al servicio del usuario en detrimento de la performance del procesador. Es multiprogramado pues se multiplexa la CPU entre varios programas.

·         Multiprocesado: Es un ambiente en el que existen varios procesadores para servir a los procesos en ejecución.

·         Procesamiento distribuido o en red: Es una forma de procesamiento en que se le presenta al usuario una máquina virtual y en que el procesamiento se realiza en distintas máquinas diseminadas geográficamente y conectadas por una red.

En conclusión y siendo un poco más precisos, podríamos decir que las tareas que involucra este nivel de planificación son:

·         Mantener un registro de estado de todos los trabajos en el sistema (JBC).

·         Establecer una estrategia para el pasaje entre las colas de suspendidos y la de listos.

·         Asignar recursos (memoria central, dispositivos, procesadores, etc.) a cada trabajo.

·         Pedir (recuperar) los recursos cuando los trabajos se han completado.

·         Detectar y prevenir los conflictos de abrazo mortal o deadlock.

·         Dar entrada a nuevos trabajos.

·         Asignar prioridades a los procesos. Esto genera el orden de ejecución y viene determinado básicamente por el orden de procesos en la cola de listos, o sea, el orden en el que el dispatcher los seleccionará de esta cola para ponerlos en ejecución (generalmente el primero de la cola).

·         Implementar las políticas de asignación de recursos, razón por la que se le otorga la máxima prioridad en el sistema para que el dispatcher lo seleccione primero si está libre el procesador y se ejecuta cuando:

1.       Se pide o libera un recurso.

2.       Cuando termina un proceso.

3.       Cuando llega un nuevo trabajo al pool de procesos (lo ubica en la ready queue)

4.       Cuando llega un nuevo usuario al sistema.

Planificación a mediano plazo

Es el que decide sacar de memoria central y llevar a disco (swap-out) a aquellos procesos inactivos o a los activos cuyos estados sean bloqueado momentáneamente o temporalmente o los suspendidos y luego, cuando desaparezcan las causas de sus bloqueos, traerlos nuevamente a memoria (swap-in) para continuar su ejecución. Este tipo de planificador se encuentra solo en algunos sistemas especialmente en los de tiempo compartido, ya que permite mantener un equilibrio entre los procesos activos e inactivos.

Este planificador puede ser invocado cuando quede espacio libre de memoria por efecto de la terminación de un proceso o cuando el suministro de procesos caiga por debajo de un límite especificado.

En algunos casos suplanta al planificador de largo plazo y otros lo complementa: Por ejemplo en sistemas de tiempo compartido, el long-term scheduler puede admitir más usuarios de los que pueden caber realmente en memoria. Sin embargo, como los trabajos de estos sistemas están caracterizados por ciclos de actividad y ciclos de ociosidad, mientras el usuario piensa algunos procesos pueden ser almacenados y al recibir respuesta vueltos a poner en la cola de listos.

Este tipo de planificación solo es usado en sistemas con mucha carga de procesos, ya que el procedimiento de swapping produce mucho overhead, haciendo bajar considerablemente el desempeño general.

Planificación a corto plazo

También llamado short-term scheduler o low scheduler, es el responsable de decidir quién, cuándo, cómo y por cuánto tiempo recibe el procesador un proceso que está preparado (ready queue) para ejecutar (los recursos a esta altura ya deben estar todos disponibles para este trabajo). Además en sistemas operativos con esquemas expropiativos (se quita el recurso procesador al proceso) verifica las interrupciones.

El planificador a corto plazo es invocado cada vez que un suceso (interno o externo) hace que se modifique el estado global del sistema. Por ejemplo:

·         Tics de reloj (interrupciones basadas en el tiempo).

·         Interrupciones y terminaciones de E/S.

·         La mayoría de las llamadas operacionales al sistema operativo (en oposición a las llamadas de consulta).

·         El envío y recepción de señales.

·         La activación de programas interactivos.

El low scheduler debe ser rápido y con poca carga para el procesador para que se mantenga el rendimiento, ya que se le debe sumar además el tiempo que toma el cambio de contexto. El cambio de contexto o context switch consiste en la conmutación de la CPU entre un proceso y otro y es overhead puro, por lo tanto debe ser lo más rápido posible. Algunos valores típicos oscilan entre 1 y 100 m seg que se conoce como dispatch latency.

El context switch involucra:

·         Preservar el estado del viejo proceso (guardar en el stack su PCB).

·         Recuperar el estado del nuevo proceso (recuperar su PCB).

·         Bifurcar a la dirección donde había sido suspendido el nuevo proceso.

·         El proceso nulo o vacío

·         Un problema que debe resolver un sistema operativo multitarea es, qué debería hacer el sistema cuando no hay nada que ejecutar. Por ejemplo cuando la cola de listos se encuentra vacía.

·         Este problema es resuelto en muchos sistemas operativos con el proceso NULO que es creado por el sistema en el momento de arranque. El proceso nulo nunca termina, no tiene E/S y tiene la prioridad más baja en el sistema. En consecuencia la cola de listos nunca está vacía, además la ejecución del planificador puede hacerse más rápida al eliminar la necesidad de comprobar si la cola de listos está vacía o no. Algunas de las tareas que se le pueden dar al proceso nulo, por ejemplo, es realizar estadísticas de uso de procesador, o asistencia de vigilancia de la integridad del sistema, etc.