Лекции / Лекция 2

Литература:

В. Столлингс «Операционные системы»

А.В.Гордеев, А.Ю.Молчанов «Системное программное обеспечение»

Э. Тамембаум «Современные операционные системы»

Классификация операционных систем

Реализация многозадачности;

Поддержка многопользовательского режима;

Многопроцессорная обработка;

Поддержка исполнения в реальном времени.

Реализация многозадачности

Однозадачные системы

Многозадачные системы

2.1.) Проблема: распределение ресурсов и конкуренция ресурсов

Поддержка многопользовательского режима

Однопользовательская

Многопользовательская – реализована защита данных пользователей друг от друга

Многопроцессорность

Симметричные – ядро функционирует на каждом процессоре, задача может быть реализована на любом из них. Обработка данных децентрализована.

Асимметричные – существует главный процессор и подчиненные, загрузку которых определяет главный.

Поддержка исполнения в реальном времени

Используются для управления техническими объектами или технологическими процессами.

Основное требование: система должна обрабатывать данные быстрее, чем они могут поступать.

ПРОЦЕССЫ

Процесс – это некоторая деятельность, связанная с исполнением программы на процессоре.

При исполнении программ различают следующие отдельные состояния:

Порождение – подготавливаются условия для первого исполнения на процессоре.

Активное состояние (состояние исполнения) – процесс выполняется на процессоре.

Ожидание – программа не исполняется по причине занятости какого-либо требуемого ресурса.

Готовность – программа не исполняется, но для исполнения предоставлены все необходимые ресурсы, кроме процессора.

Окончание – нормальное или аварийное окончание исполнения программы, после которого процессор и другие ресурсы ей не предоставляются.

//уметь нарисовать 5,6,7

Пятиуровневая модель состояний процессов

Каждому процессу выдается определенный квант времени для работы на процессоре, после которого он освобождает процессор и ждет его следующего освобождения.

Шестиуровневая модель состояний процессов

Шестиуровневая модель состояний процессов

рисунок 3 – см. тетрадь

Для операционной системы процесс рассматривается как объект, в отношении которого требуется обеспечить реализацию каждого из допустимых состояний, а так же допустимые переходы из состояния в состояние в ответ на событие, являющееся причиной переходов.

Свойства и классификация процессов

Свойства

Временные характеристики процессов:

время порождения процесса

интервал существования процесса

время окончания процесса

В момент порождения последовательность и длительность пребывания процесса в каждом из состояний неизвестна.

Трасса процесса – последовательность и длительность пребывания в каждом из состояний.

Интервал существования непредсказуем.

Трасса непредсказуема.

Те ОС, в которых реализовано предсказание времени прохождения процессом его трассы, называются системами реального времени.

Те системы, в которых интервал существования процессов не превышает определенного заранее заданного значения, называют интерактивными. Остальные называют пакетными.

От названия систем получают название процессы: реального времени, интерактивные, пакетные.

Один процесс может порождать другие процессы. Существуют

родительские (порождающие) процессы

дочерние (порожденные) процессы

При управлении процессами важно обеспечить воспроизводимость результатов. Каждый процесс должен четко выполнять свои действия и результат должен быть один и тот же. С этой точки зрения рассматривают процессы с точки зрения трассы.

Два процесса, которые имеют одинаковый конечный результат обработки одних и тех же исходных данных по одной и той же или различным программам на одном и том же или различных процессорах, называют эквивалентными.

Трассы эквивалентных процессов в общем случае не совпадают.

Если в каждом из эквивалентных процессов обработка данных происходит по одной и той же программе, но трассы не совпадают, такие процессы называют тождественными.

При совпадении трасс их называют равными.

В остальных случаях процессы считаются различными.

Управление процессами во времени друг относительно друга

Если интервалы двух процессов не пересекаются во времени, то они последовательны.

Если на рассматриваемом интервале времени существуют одновременно два процесса, то они на этом интервале являются параллельными.

Если на рассматриваемом интервале времени найдется хотя бы одна точка, в которой существует один процесс, но не существует другой и хотя бы одна точка, где оба процесса существуют одновременно, такие процессы называют комбинированными.

Место пребывания процессов:

внутренние процессы

внешние процессы

Внешние процессы – это те процессы, развитие которых происходит под управлением процессора, отличного от центрального.

Программные процессы делятся на

системные

пользовательские

Системные процессы: программа исполняется из комплекта ОС.

Пользовательские – прикладные программы.

Системные процессы имеют больший приоритет.

Взаимосвязь процессов

Взаимосвязанные процессы – процессы, между которыми поддерживаются с помощью системы управления процессами какого-либо рода связи: функциональные, пространственно-временные, управляющие, информационные.

В противном случае процессы называются изолированными.

Реально абсолютно изолированных процессов не бывает.

Изолированные процессы:

информационно независимые

функционально независимые

пространственно-временно независимые.

При наличии информационных связей между процессами, их называют взаимодействующими.

С точки зрения динамических характеристик процессы могут быть связаны явно, косвенно.

Если взаимодействующие процессы используют одни и те же ресурсы, их называют конкурирующими.

ОС осуществляет синхронизацию взаимодействия процессов и ресурсов. Правила:

Отношения предшествования (один процесс всегда должен происходить до другого)

Отношения приоритетности (ОС продумывает правила: кто должен выполняться раньше)

Отношения взаимного исключения (процессы, конкурирующие за один и тот же ресурсы, должны попадать в область взаимодействия с ресурсом в абсолютно разное время).

Процессы:

Тип принадлежности	Виды процессов
По принадлежности к ЦП	внутренние внешние
По принадлежности к ОС	системные пользовательские
По генеалогическому признаку	порождающие порожденные
По результативности	различные эквивалентные тождественные равные
По динамическому признаку	последовательные параллельные комбинированные
По связности	изолированные информационно независимые взаимодействующие конкурирующие