Классификация ресурсов

Рисунок 4.1 – Классификация ресурсов

Основные виды ресурсов.

Процессорное время
Память. Оперативная память может быть разделена одновременным способом, в этом случае в памяти может располагаться одновременно несколько процессов, либо целиком, либо текущие фрагменты; и попеременно – в разные моменты времени она может предоставляться для различных вычислительных процессов. В каждый конкретный момент времени процессор при выполнении вычислений обращается опять к ограниченному числу ячеек оперативной памяти. С этой точки зрения полезно разделять память для возможно большего числа идущих параллельно процессов. С другой стороны, как правило, чем больше оперативной памяти может быть свободно для конкретного текущего процесса, тем лучше условия его выполнения.

Внешняя память может разделяться одновременно, а доступ к ней разделяется попеременно (параллельно). Если говорить о внешних устройствах, то они, как правило могут разделяться параллельно, если используются механизмы прямого доступа; если устройство работает с последовательным доступом, оно не может считаться разделяемым ресурсом (принтер, стример).

Программные модули. Системные программные ресурсы. Могут быть разделены между выполняющимися процессами. Программные модули могут быть однократно исполняемыми (исполняются правильно только один раз, и являются неделимыми ресурсами, более того их вообще можно не рассматривать как ресурс системы. Такие модули используются, как правило, при загрузке системы.) и многократно исполняемыми..

Управление процессами

Процесс — это программный модуль, выполняемый в центральном процессоре (CPU). Операционная система контролирует следующую деятельность, связанную с процессами:

создание и удаление процессов;
приостановка процесса;
возобновление процесса;
изменение приоритета процесса;
блокирование процесса;
планирование процессов;
запуск (выбор) процесса;
обеспечение взаимодействия процессов;

Не следует смешивать понятия процесс и программа. Программа — это план действий, а процесс — это само действие, поэтому понятие процесса включает:

программный код;
данные;
содержимое стека;
содержимое адресного и других регистров процессора.

Жизненный цикл процесса: (рис. 4.2):

новый (процесс только что создан);
готовый (процесс ожидает освобождения CPU);
выполняемый (команды программы выполняются в CPU);

ожидающий (процесс ожидает завершения некоторого события, чаще всего операции ввода-вывода);
завершенный (процесс завершил свою работу).

Переход из одного состояния в другое не может выполняться произвольным образом.

Рисунок 4.2- Состояния процесса

Во время создания нового процесса операционная система выполняет целую последовательность операций. Во-первых, процессы необходимо различать между собой – для этого каждому процессу присваивается идентификационный номер процесса (process identification number, PID). Затем система создает блок управления процессом (process control block, PCB), в который помещается информация, необходимая системе для управления процессом. В нем содержится информация:

PID;
Текущее состояние процесса (выполняется, готов или блокирован);
Программный счетчик – определяет, какую по счету инструкцию программы процессор должен выполнить следующей;
Приоритет процесса;
Указатель на родительский процесс, т.е процесс, создавший данный;
Указатели на дочерние процессы, т.е. процессы, созданные данным процессом;
Выделенные процессу ресурсы (например, файлы).

При переходе процесса из одного состояния в другое, ОС должна обновить информацию в блоке управления процессом. ОС хранит информацию о PCB в таблице процессов, чтобы ускорить доступ к нужной информации.

Таблица процессов PCB