- •Тема 2. Организация вычислительного процесса.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков. Задания,
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •Взаимосвязь между заданиями, процессами и потоками Задание
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •2.1. Концепция процессов и потоков.
- •Задание (JOB)
- •2.2. Мультипрограммирование. Формы
- •2.2.1. Мультипрограммирование в системах пакетной обработки
- •2.2.1. Мультипрограммирование в системах пакетной обработки
- •2.2.1. Мультипрограммирование в системах пакетной обработки
- •2.2.1. Мультипрограммирование в системах пакетной обработки
- •2.2.2. Мультипрограммирование в системах разделения времени
- •2.2.2. Мультипрограммирование в системах
- •2.2.2. Мультипрограммирование в системах разделения времени
- •2.2.3. Мультипрограммирование в системах реального времени
- •2.2.3. Мультипрограммирование в системах
- •2.2.3. Мультипрограммирование в системах реального времени
- •2.2.3. Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3. Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3. Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3. Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3.Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3.Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3. Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3.Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3. Мультипроцессорная обработка
- •2.2.3.Мультипроцессорная обработка
- •2.3.Управление процессами и потоками
- •2.3.Управление процессами и потоками
- •2.3.Управление процессами и потоками
- •2.3.Управление процессами и потоками
- •2.3.Управление процессами и потоками
- •2.3.Управление процессами и потоками
- •2.3.Управление процессами и потоками
- •2.3.2. Роль процессов, потоков и волокон в мультипрограммировании
- •2.3.2. Роль процессов, потоков и волокон в мультипрограммировании
- •2.4. Создание процессов и потоков.
- •2.4. Создание процессов и потоков.
- •2.4. Создание процессов и потоков. Модели процессов и потоков
- •2.4. Создание процессов и потоков. Модели процессов и потоков
- •Дескриптор процесса (блок управления) содержит:
- •Идентификация процесса
- •Информация по состоянию и управлению процессом
- •КОНТЕКСТ ПРОЦЕССА
- •Простейшая модель процесса
- •Простейшая модель процесса
- •Новый
- •Модель с тремя состояниями
- •2.4.2. Потоки и их модели
- •Поток на уровне пользователя (в пользовательском пространстве)
- •Поток на уровне пользователя (в
- •Поток на уровне пользователя (в
- •Поток на уровне пользователя ДОСТОИНСТВА:
- •Поток на уровне пользователя НЕДОСТАТКИ:
- •Поток на уровне ядра
- •Поток на уровне ядра
- •Поток на уровне ядра
- •Потоки и их модели
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
- •Схема планирования с учетом очередей заданий (процессов)
- •Долгосрочное
- •Граф состояния потока
- •Граф состояния потока
- •Граф состояния потока
- •Типичный граф состояния потока
- •Алгоритмы планирования потоков
- •Алгоритмы планирования потоков
- •Алгоритмы планирования потоков
- •Простейший алгоритм планирования, реализующий состояния потока для типичного графа состояния потоков
- •Кванты, выделяемые потокам, могут быть равными или различными (типичное значение десятки - сотни
- •Алгоритм планирования, реализующий предпочтения потокам с интенсивным вводом-выводом
- •Алгоритм планирования, реализующий предпочтения потокам с интенсивным вводом-выводом
- •Алгоритм планирования, реализующий предпочтения потокам с интенсивным вводом-выводом
- •Граф состояния потока
- •Алгоритмы приоритетного планирования
- •Алгоритмы приоритетного планирования
- •Алгоритмы приоритетного планирования
- •Алгоритмы приоритетного планирования
- •Алгоритмы приоритетного планирования
- •Алгоритмы приоритетного планирования
- •приоритеты
- •Алгоритмы приоритетного планирования
- •Алгоритмы приоритетного планирования
- •Изменение базового приоритета потока Увеличение приоритета
- •Работоспособные процессы (потоки)
- •2.6. Взаимодействие и синхронизация процессов и потоков
- •2.6. Взаимодействие и синхронизация процессов и потоков
- •2.6.2. Конкуренция процессов в борьбе за ресурсы
- •Взаимоблокировки (тупики, deadlock)
- •Взаимоблокировки (тупики, deadlock)
- •Взаимоблокировки (тупики, deadlock)
- •Проблема “голодание”
- •Проблема “голодание”
- •Проблема “голодание”
- •2.6.3. Сотрудничество с использованием разделения
- •2.6.3. Сотрудничество с использованием
- •2.6.3. Сотрудничество с использованием
- •2.6.4. Сотрудничество с использованием связи
- •2.6.4. Сотрудничество с использованием связи
- •2.6.4.Методы взаимоисключений
- •3.Использование системных функций входа в критическую секцию
- •4. Семафоры Дейкстры (Dijkstra)
- •5. Мониторы Хоара и Хансена
- •Описание структуры и функциональной схемы
- •Абстрактное описание структуры монитора:
- •Абстрактное описание структуры монитора:
- •Описание функционирования монитора
- •Описание функционирования монитора
- •Пример монитора Хоара
- •Пример монитора Хоара
- •Реализация мониторов
- •Решение задачи производитель-потребитель с помощью мониторов:
- •Решение задачи производитель-потребитель с помощью мониторов:
- •Решение задачи производитель-потребитель с помощью мониторов:
- •2.6.5. Взаимоблокировки (тупики)
- •Методы обнаружения взаимоблокировок
- •Граф ресурсов и процессов
- •2. В системе несколько ресурсов каждого типа.
- •Алгоритм обнаружения тупиков
- •Методы устранения тупиков
- •2.6.6. Синхронизирующие объекты ОС
- •2.6.6. Синхронизирующие объекты ОС
- •2.6.6. Синхронизирующие объекты ОС
- •2.6.7. Средства взаимодействия ОС между
- •Конвейеры
- •Конвейеры
- •Конвейеры
- •Конвейеры
- •Конвейеры
- •Конвейеры
- •2.6.7. Средства взаимодействия ОС между
- •Очереди сообщений
- •Очереди сообщений
- •Очереди сообщений
- •Очереди сообщений
- •Очереди сообщений
- •2.6.7. Средства взаимодействия ОС между
- •Почтовые ящики
- •Почтовые ящики
- •2.6.7. Средства взаимодействия ОС между процессами
- •2.6.7. Средства взаимодействия ОС между
- •2.6.7. Средства взаимодействия ОС между
- •2.7. Аппаратно-программные средства поддержки
- •2.7. Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования
- •2.7. Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования
- •2.7. Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования
- •2.7. Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования
- •2.7. Аппаратно-программные средства поддержки
- •2.7. Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования
- •2.7. Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования
- •Последовательность действий при обработке прерываний
- •2.7.2. Системные вызовы
- •Централизованная схема обработки системных вызовов
- •Централизованная схема обработки системных вызовов
- •Централизованная схема обработки системных вызовов
- •Централизованная схема обработки системных вызовов
- •Централизованная схема обработки системных вызовов
2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
1.Виды планирования
Краткосрочный планировщик (диспетчер) реализует найденное решение, т. е. переключает процессор с одного процесса (потока) на другой.
Он вызывается при наступлении события, которое может приостановить текущий процессор или предоставить возможность прекратить выполнение данного процесса (потока) в пользу другого.
81
Операционные системы
2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
1.Виды планирования
Примерами этих событий могут быть:
•прерывание таймера;
•прерывание ввода-вывода;
•вызовы операционной системы;
•сигналы.
82
Операционные системы
2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
1.Виды планирования
Среднесрочное планирование является частью системы свопинга.
Обычно решение о загрузке процесса в память принимается в зависимости от степени многозадачности (например, OS MFT, OS MVT).
83
Операционные системы
2.5.Планирование заданий, процессов и потоков
1.Виды планирования
Диспетчеризация сводится к следующему:
•сохранение контекста текущего потока, который требуется сменить;
•загрузка контекста нового потока, выбранного в результате планирования;
•запуск нового потока на выполнение.
84
Операционные системы
Схема планирования с учетом очередей заданий (процессов)
Новый |
Долгосрочное планирование |
|
Вызов ОС |
||
|
||
|
Диспетчеризация |
|
|
(краткосрочное планирование) |
Готовый / |
Активация |
Готовый |
|
||
Приостановлен- |
|
в ОП |
ный |
|
|
Выполняющийся |
Завершаю- |
|
щийся |
||
в ОП |
||
|
|
|
|
Освобождение |
Диск |
Приостановка |
Тайм-аут (таймер) |
|
|
Среднесрочное |
Наступление |
Ожидание события |
|
планирование |
события |
|
|
(прерывание ввода- |
||
Наступление |
|
|
|
|
|
вывода, сообщение) |
|
события |
|
|
|
Блокированный / Приостановленный
Активация 
Блокированный в ОП
Приостановка
Диск
С в о п и н г
85
Операционные системы
Долгосрочное |
|
|
планирование |
Тайм-аут |
|
|
Очередь готовых |
|
|
заданий |
Выход |
|
ОП |
|
|
ЦП |
|
Интерактивные |
|
|
пользователи |
Очередь готовых |
|
Пакетные |
приостановленных заданий |
|
|
|
|
задания |
Диск |
|
Среднесрочное |
Очередь заблокированных |
Среднесрочное |
планирование |
приостановленных заданий |
планирование |
|
Диск |
|
|
Очередь |
|
|
заблокированных заданий |
Ожидание события |
Событие |
ОП |
|
|
Операционные системы |
86 |
|
|
|
Граф состояния потока
В мультипрограммной системе поток (процесс, если операционная система работает только с процессами) может находиться в одном из трех основных состояний:
• выполнение - активное состояние потока, во время которого поток обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором;
87
Операционные системы
Граф состояния потока
•ожидание - пассивное состояние потока, находясь в
котором поток заблокирован по своим внутренним причинам (ждет осуществления некоторого события, например завершения операции ввода-вывода, получения сообщения от другого потока или освобождения какого-либо необходимого ему ресурса);
• готовность - также пассивное состояние потока, но в этом случае поток заблокирован в связи с внешним по отношению к нему обстоятельством (имеет все требуемые ресурсы, готов выполняться, но процессор занят выполнением другого потока). 
88
Операционные системы
Граф состояния потока
В течение своей жизни каждый поток переходит из одного состояния в другое в соответствии с алгоритмом планирования потоков, принятым в данной операционной системе.
Потоки образуют очереди соответственно ожидающих и готовых потоков.
Очереди организуются путем объединения в списки описателей отдельных потоков.
89
Операционные системы
Типичный граф состояния потока
Поток завершен или ошибка
ВЫПОЛНЕНИЕ
Поток |
Поток ожидает |
|
выбран на |
||
завершения ввода- |
||
выполнение |
||
вывода или другого |
||
Поток вытеснен |
||
события |
||
(исчерпал квант) |
|
ГОТОВНОСТЬ |
ОЖИДАНИЕ |
Ввод-вывод завершен (событие
произошло)
Вновь
созданный
поток
90
Операционные системы
