32. Основні стани обчислювального процесу.
Розглядаємо комп’ютер з одним центральним процесором, але всі подальші міркування справедливі і для багатопроцесорних систем.
Основні стани процесу
За період свого існування процес приймає ряд дискретних станів. Зміну станів процесу можуть викликати різні події.
Процес знаходиться в стані виконання, якщо в біжучий момент йому надається центральний процесор (CPU).
Процес знаходиться в стані готовності, якщо він міг би одразу використати CPU, який знаходиться в його розпорядженні.
Процес знаходиться в стані блокування, якщо він очікує на деяку подію (наприклад, завершення операції вводу/виводу) для того, щоби отримати можливість продовжити виконання.
33. Умови переходу обчислювального процесу із стану в стан.
В ОС, як правило, процес з’являється при запуску довільної програми. Коли процес створено, він займає місце в кінці списку готових процесів. Він поступово просувається до початку списку – у відповідності з тим, як завершується виконання попередніх процесів.
Коли процес буде першим у списку готових процесів, і коли звільниться CPU, цьому процесу виділяється CPU і кажуть, що відбувається зміна станів процесу. Він переходить від стану готовності до стану виконання.
Вибір процесу для виконання називається „Пуском”, і це виконується за допомогою програми ОС, яка називається диспетчером.
В мультипрограмних системах для того, щоби запобігти випадковому або навмисному захопленню ресурсів комп’ютерної системи одним довільним процесом, ОС встановлює в спеціальному апаратному таймері переривань деяке значення, яке визначає часовий інтервал або квант часу, на протязі якого, біжучому процесу користувача дозволяється утримувати CPU в своєму розпорядженні.
Після закінчення кванту часу таймер виробить сигнал переривання, за яким керування буде передано ОС.
Після цього ОС переводить процес, що перед цим виконувався, в стан готовності, а перший процес із списку готових – в стан виконання.
Якщо процес, що виконується, ще до закінчення кванту часу генерує операцію вводу/виводу, він тим самим сам звільнює ЦП (тобто сам себе блокує на час закінчення операції вводу/виводу).
В системі з трьома активними станами процесу, можлива ще одна зміна станів – після завершення операцій вводу/виводу. Процес переходить із заблокованого стану в стан готовності.
Таким чином маємо чотири можливі зміни станів процесу. Єдина зміна станів, що викликається самим процесом користувача – блокування. Інші три зміни викликаються об’єктами, що є зовнішніми по відношенню до біжучого процесу.
Процес із пасивного стану може перейти в стан готовності в таких випадках:
1. За командою користувача. Це має місце в тих інтерактивних (діалогових) ОС, де програма може мати статус задачі, а не просто бути файлом виконання. І тільки на час виконання вона може отримувати статус задачі, тобто процесу.
2. При виборі з черги планувальником процесів.
3. За викликом із іншої задачі (один процес може створити, ініціювати, призупинити, зупинити, знищити інший процес).
4. За перериванням від зовнішнього пристрою (сигнал від виконання деякої події може запустити відповідну задачу).
5. При надходженні запланованого часу запуску програми.
Із стану виконання процес може вийти з таких причин:
1. Процес завершується, при цьому він передає керування ОС і повідомляє про своє завершення. В результаті процес або переходить в пасивний стан, або знищується. Знищується не сама програма, а саме активний процес, який відповідав виконанню деякої програми. В пасивний стан процес може бути переведений примусово за командою оператора.
2. Процес переводиться ОС в стан готовності у зв’язку з виникненням задачі з вищим пріоритетом або через завершення виділеного кванту часу.
3. Процес блокується або через запит операції вводу/виводу, або через те, що йому неможливо надати ресурс, на який виник запит, або за командою оператора на призупинення задачі. З початком відповідної події процес деблокується і переводиться в стан готовності до виконання.
Таким чином, силою, яка міняє стани процесів, є події. Один із основних видів подій - переривання.