Definición de Monoprogramación
Monoprogramación, también llamada monoejecución, es un sistema de explotación en el que sólo se ejecuta un programa a la vez y no se ejecuta otro hasta que se termine con el anterior.
En otras palabras, se ejecuta un solo programa a la vez dentro de un solo espacio de direcciones.
Este tipo de ejecución prácticamente no existe más pues ha sido reemplazado por la multiprogramación.
En un sistema de monoprogramación, el programa que se está ejecutando tiene acceso exclusivo a todos los recursos del sistema, como la CPU, la memoria y los dispositivos de entrada y salida. Esto permite que el programa se ejecute de manera eficiente sin interrupciones o interferencias de otros programas.
Sin embargo, este enfoque presenta algunas limitaciones en términos de aprovechamiento de los recursos disponibles. Debido a que solo se ejecuta un programa a la vez, puede haber momentos en los que los recursos estén subutilizados. Por ejemplo, si el programa está esperando una entrada del usuario o realizando una operación de E/S, la CPU y otros recursos pueden quedar inactivos.
La multiprogramación, que ha reemplazado en gran medida a la monoprogramación, permite la ejecución simultánea de varios programas en un sistema. Esto maximiza la utilización de los recursos del sistema al permitir que múltiples programas se ejecuten en paralelo.
En un sistema de multiprogramación, los programas se dividen en pequeñas unidades llamadas procesos. Estos procesos se ejecutan de una manera intercalada, lo que significa que cada proceso obtiene acceso a la CPU por un corto período de tiempo antes de pasar al siguiente proceso. Esto se logra mediante el uso de un algoritmo de planificación de procesos, que determina el orden en que se ejecutan los procesos.
Además, la multiprogramación también permite aprovechar el tiempo de espera de un proceso para ejecutar otro proceso. Esto se conoce como superposición de E/S, donde un proceso puede realizar una operación de E/S mientras otro proceso está utilizando la CPU. Esto reduce el tiempo de inactividad de los recursos y mejora la eficiencia del sistema.
En resumen, aunque la monoprogramación fue una solución eficiente en su momento, ha sido reemplazada por la multiprogramación debido a sus limitaciones en términos de utilización de recursos. La multiprogramación permite una mayor eficiencia y aprovechamiento de los recursos al permitir la ejecución simultánea de varios programas.
Monoprogramación vs multiprogramación
En la monoprogramación, la memoria sólo contiene un programa en cualquier momento. Mientras que en la multiprogramación la memoria contiene más de un programa de usuario.
En el caso de la monoprogramación, cuando la CPU está ejecutando el programa y se encuentra una operación de E/S (entrada-salida), entonces el programa va a los dispositivos de E/S, durante ese tiempo la CPU permanece inactiva. Por lo tanto, en la monoprogramación la CPU no se utiliza eficazmente, es decir, la utilización de la CPU es deficiente.
Sin embargo, en la multiprogramación, cuando un programa de usuario contiene operaciones de E/S, la CPU cambia al siguiente programa de usuario. Por lo tanto, la CPU está ocupada todo el tiempo. Un solo usuario no puede mantener la CPU ocupada todo el tiempo. Por lo tanto, la multiprogramación aumenta la utilización de la CPU mediante la organización de trabajos (programas), de modo que la CPU esté ocupada en todo momento ejecutando un programa de usuario u otro.
En la multiprogramación, el sistema operativo selecciona uno de los trabajos de la bolsa de trabajo y lo envía a la CPU. Cuando se encuentra una operación de E/S en ese trabajo, el sistema operativo asigna dispositivos de E/S para este y asigna la CPU al siguiente trabajo de la bolsa de trabajo.
Sin embargo, en la monoprogramación, la CPU permanece inactiva mientras se realiza la operación de E/S.
En la multiprogramación, la mayoría de las veces la CPU está ocupada.
Ventajas de la multiprogramación
Las ventajas de la multiprogramación son:
- La utilización de la CPU es alta.
- Mayor rendimiento de trabajo.
El rendimiento de trabajo es la cantidad de trabajo realizado en un intervalo de tiempo determinado:
Rendimiento de trabajo = Cantidad de tiempo que se utiliza la CPU / Tiempo total para ejecutar el programa.
Resumen: Monoprogramación
Monoprogramación es un sistema en el que se ejecuta un programa a la vez y no se ejecuta otro hasta que se termine. Ahora se usa la multiprogramación.
¿Cuáles son las ventajas de la monoprogramación?
La monoprogramación tiene varias ventajas. En primer lugar, permite una ejecución más rápida de los programas, ya que no hay necesidad de compartir recursos con otros programas en ejecución. Además, al ejecutar un solo programa a la vez, se minimiza la posibilidad de errores y conflictos entre programas. Por último, la monoprogramación facilita la depuración y el mantenimiento de los programas, ya que se puede enfocar en un solo programa a la vez.
¿Cuáles son las desventajas de la monoprogramación?
Aunque la monoprogramación tiene sus ventajas, también tiene algunas desventajas. Una de ellas es la falta de aprovechamiento de recursos, ya que solo se ejecuta un programa a la vez, lo que puede resultar en tiempos de espera y baja eficiencia. Además, si un programa falla o queda bloqueado, puede interrumpir todo el sistema y causar una pérdida de tiempo considerable. También puede haber problemas de multitarea, ya que solo se ejecuta un programa a la vez, lo que limita la simultaneidad de tareas.
¿Cuál es la diferencia entre monoprogramación y multiprogramación?
La diferencia principal entre la monoprogramación y la multiprogramación radica en la cantidad de programas que se pueden ejecutar simultáneamente. La monoprogramación permite la ejecución de un solo programa a la vez, mientras que la multiprogramación permite la ejecución de varios programas simultáneamente. Esto significa que en un sistema de multiprogramación, los recursos se comparten entre varios programas, lo que puede aumentar la eficiencia y la utilización de los recursos.
¿Cuándo es recomendable utilizar la monoprogramación?
La monoprogramación es recomendable en situaciones en las que se requiere un alto grado de confiabilidad y control sobre el sistema. Por ejemplo, en sistemas críticos en los que un error o una interrupción podrían tener consecuencias graves, como sistemas de control aéreo o sistemas de seguridad. También puede ser útil en sistemas de baja capacidad de recursos, donde el desempeño es más importante que la multitarea.
¿Qué otros sistemas operativos utilizan monoprogramación?
Aunque la monoprogramación es menos común en comparación con la multiprogramación, todavía se utiliza en algunos sistemas operativos. Algunos ejemplos incluyen sistemas operativos embebidos, donde se requiere un control preciso y una ejecución confiable de un programa. También se utiliza en algunos sistemas operativos enfocados en tareas específicas, como los sistemas de música en vivo o sistemas de control industrial.
¿Cuáles son las alternativas a la monoprogramación?
La alternativa principal a la monoprogramación es la multiprogramación, donde varios programas se ejecutan simultáneamente. Esto permite el aprovechamiento de recursos y la ejecución simultánea de múltiples tareas. Otras alternativas incluyen la multiprocesamiento, donde se utilizan múltiples procesadores para ejecutar programas de manera simultánea, y la virtualización, donde se crean múltiples sistemas operativos virtuales en un solo servidor físico. Cada alternativa tiene sus propias ventajas y desventajas, y la elección depende de las necesidades y requisitos del sistema.
Fuentes:
- Difference between mono programming and multiprogramming
- Wiktionary
- Multiprogramming
Autor: Leandro Alegsa
Actualizado: 26-06-2023
¿Cómo citar este artículo?
Alegsa, Leandro. (2023). Definición de Monoprogramación. Recuperado de https://www.alegsa.com.ar/Dic/monoprogramacion.php
