9. Теория взаимодействующих процессов. Определение процесса.

В этом и следующем разделах мы познакомимся с двумя концептуальными понятиями, связанными с ОС - понятием процесса и ресурса. В общем случае процесс—это некоторая деятельность, связанная с исполнением программы на процессоре. При исполнении программ на центральном процессоре чаще всего различают следующие характерные отдельные состояния:

порождение — подготавливаются условия для первого исполнения на процессоре активное состояние, или состояние “Счет” — программа исполняется на процессоре ожидание — программа не исполняется на процессоре по причине занятости какого-либо требуемого ресурса готовность — программа не исполняется, но для исполнения предоставлены все необходимые в текущий момент ресурсы, кроме центрального процессора окончание — нормальное или аварийное окончание исполнения программы, после которого процессор и другие ресурсы ей не предоставляются.

Процесс находится в каждом из своих допустимых состояний в течение некоторого времени, после чего переходит в какое-то другое допустимое состояние.

Для ОС процесс в такой трактовке рассматривается как объект, в отношении которого требуется обеспечить реализацию каждого из допустимых состояний, а также допустимые переходы из состояния в состояние в ответ на события, которые могут явиться причиной таких переходов. Такие события могут инициироваться и самими процессами, которые способны затребовать процессор или какой-либо другой ресурс, необходимый для исполнения программы.

Теория процессов.

Процесс с заданным алфавитом определяется множеством следов , символы которых принадлежат этому алфавиту . Каждый след описывает возможную последовательность событий , в которых процесс может участвовать в определенный момент времени . Формально процесс P - это любое множество следов в алфавите A , для которого выполняются следующие аксиомы :

P0. P A ^{* ;}

P1. <>  P ^;

P2. st  P => s  P ^;

Каждый процесс будет определяться парой (A,P) , где A- алфавит процесса , а P - множество следов в алфавите A . Выделим следующие процессы - примитивы :

FAIL_A = _df ( A , { <> } ) - пустой процесс в алфавите A , который никогда " ничего не делает " ;

(A , A ^*)- универсальный процесс в алфавите A , который " все делает".

В дальнейшем для удобства процесс P будем рассматривать просто как множество следов , выделяя его алфавит лишь в тех случаях , когда это необходимо , обозначая через P алфавит процесса P .

Примеры процессов в алфавите { a, b } : { <> } , { <>,< b > } ,

{ <>,< a >,< a, b > } , { <>,< a >,< a, b > ,< b > , < b, a > } .

Для процессов-примитивов справедливы следующие ниже свойства .

P3. FAIL_A является процессом в алфавите A .

P4. A ^* является процессом в алфавите A .

P5. P= A => FAIL_A  P .

Доказательство свойств P3 , P4 . Для доказательства свойств достаточно

показать выполнение аксиом P0 - P2 .

Доказательство (P3) :

P0 . { <> }  A ^* ( согласно аксиоме Ax1 ) ;

P1. <>  { <> } ( согласно теории множеств ) ;

P2. ( st  { <> } ) = > (st = <>) => (s=<>) => ( s  { <> } ) ( согласно c6 ) .

Доказательство (P4) :

P0 . A ^*  A ^* ( очевидно ) ;

P1. <>  A ^* ( согласно аксиоме Ax1 ) ;

P2. ( st  A ^* ) = > ( s  A ^* ) ( согласно c7 ) .