Состояние процессов

Состояния бывают:

• Порождение - подготавливаются условия для первого исполнения процесса на процессоре.

• Активное состояние - программа исполняется на процессоре.

• Ожидание - программа не исполняется на процессоре по причине занятости какого-либо требуемого ресурса.

• Готовность - программа не исполняется на процессоре, имеются все необходимые ресурсы, кроме процессора.

• Окончание - нормальное или аварийное завершение исполнения программы, после которого процессор и другие ресурсы ей не предоставляются.

Переходы между состояниями

Классификация процессов

По взаимодействию с ЦП:

• Реального времени.

• Интерактивные.

• Пакетные.

По принадлежности к ЦП:

• Внутренние.

• Внешние.

Принадлежность к операционной системе:

• Системные.

• Пользовательские.

Генеалогический признак:

• Порождающие.

• Порожденные.

• Не связанные.

По результативности:

• Различные (процессы создают различные результаты).

• Эквивалентные (процессы получают одинаковые результаты при одинаковых исходных данных).

• Тождественные (процессы получают одинаковые результаты при одинаковых исходных данных и совпадающей программе обработки).

Динамический признак:

• Последовательные.

• Параллельные.

• Комбинированные.

По связности:

• Изолированные.

• Информационно независимые (совместно используют одни и те же ресурсы).

• Взаимодействующие (обмениваются результатами деятельности).

• Конкурирующие (стремятся опередить друг друга в обработке каких-либо данных)

Характеристики процессов

• Контекст - характеристика среды выполнения процесса (виртуальное адресное пространство, регистры...).

• Приоритет.

• Полномочия.

Ресурс

Вычислительную машину можно представить как ограниченный набор функциональных элементов, обладающих возможностью выполнения с их помощью, или над ними действий, связанных с обработкой, хранением или передачей информации.

Такие элементы пользуются спросом (то есть потребляются) другими элементами, а в конечном счете - пользователями. Для определенности будем считать, что потребителями являются процессы, развивающиеся в вычислительной машине.

Все выделяемые по запросу процессов элементы будем отождествлять с ресурсами.

Определение

Ресурсом является средство вычислительной системы, которое может быть выделено процессу на определенный интервал времени.

Классификация ресурсов

1. Реальность существования:

• Физические ресурсы.

• Фактические ресурсы (виртуальные).

2. Характер использования:

• Параллельно используемые.

• Последовательно используемые.

3. Степень активности:

• Активные.

• Пассивные.

4. По времени существования:

• Постоянные.

• Временные.

5. По структуре:

• Простые.

• Составные.

6. По восполнимости:

• Восполнимые.

• Потребляемые.

7. По цене:

• Дорогие.

• Дешевые.

Виртуализация

Определение

Виртуализацией называется процесс создания операционной системой эффективных (действующих, фактических) ресурсов, предоставляемых процессором на базе критических физических ресурсов.

Виртуализация возможна только при централизованной схеме управления ресурсами.

Виртуализация – обман пользователя.

Формы виртуализации

• Процесс обеспечивается несуществующим ресурсом.

• Процесс обеспечивается ресурсом с ухудшенными, по сравнению с физическим ресурсом, характеристиками.

• Для нескольких параллельных процессов создается иллюзия того, что они единственные пользователи ресурса.

Цели виртуализации

• Предоставить процессам ресурсы с наиболее приемлемыми характеристиками.

• Снять ограничения на объем распределяемых ресурсов.

Виды виртуальных ресурсов

• ЦП.

• Оперативная память.

• Средства отсчета времени.

• Процессор ввода/вывода.

• Внешние устройства.

• Сервисы операционной системы.

• Пользовательский интерфейс.

• Информационные ресурсы.

Методы виртуализации ресурсов

• Совместное использование (разделение физического ресурса на некоторое количество фактических).

• По времени.

• В пространстве.

• Буферизация данных.

• Симуляция (фактический ресурс не имеет в своей основе физического ресурса).

Виртуальная ЭВМ

Виртуальная ЭВМ (Виртуальная машина) – наиболее законченное и естественное проявление концепции виртуализации ресурсов.

Часто виртуальная машина, предоставляемая пользователю, воспроизводит архитектуру реальной ЭВМ, но ее ресурсы выступают с ухудшенными характеристиками.

Требования пользователя к виртуальным машинам

• Бесконечная по объему оперативная память с естественным способом доступа к объектам.

• Один или несколько процессоров, способных выполнять действия в терминах удобных для пользователя языков программирования.

• Неограниченное количество устройств ввода/вывода, с удобным способом доступа и предоставления информации.

Управляющая программа виртуальной машины

Управляющая программа владеет физическими ресурсами реальной ЭВМ, создает на их основе виртуальные ресурсы, и распределяет их между виртуальными машинами.

Управляющая программа проектируется как восходящая последовательность уровней. Нижним уровнем является физическая вычислительная машина, верхним – виртуальная машина.

Свойства уровней управляющей программы виртуальной машины

• На каждом уровне ничего не известно о свойствах и существовании более высоких уровней.

• На каждом уровне ничего не известно о внутреннем строении других уровней.

• Связь между уровнями осуществляется посредством заранее определенных жестких интерфейсов.

• Ресурсы, которыми обладает текущий уровень, могут быть либо скрыты, либо предоставлены более высоким уровням.

• Уровень может обеспечивать абстракцию данных в системе.