Концепция прерываний процесса
При исполнении программ (процессов, потоков) на центральном процессоре следует различать следующие характерные состояния (рис. 1):
• порождение - подготовку условий для исполнения процессором:
• активное состояние (или «Счет») - непосредственное исполнение процессором:
• ожидание - по причине занятости какого-либо требуемого ресурса:
•готовность - программа не исполняется, но все необходимые для исполнения программы ресурсы, кроме центрального процессора, предоставлены:
•окончание - нормальное или аварийное завершение исполнения программы, после которого процессор и другие ресурсы ей не предоставляются.
Концепция прерываний выполнения программ является базовой при построении любой операционной системы. Причиной прерываний является многозадачность, когда поддерживается выполнение нескольких программ в целом или разбиение программы на несколько задач. Разбиение программы на несколько задач (потоков) требует наличия в составе ОС средств для взаимодействия и синхронизации процессов.
Рис. 1. Граф состояний переходов процесса из одной фазы в другую
Прерывание - приостановка работы программы (потока) для передачи активности другой программе (потоку) с более высоким приоритетом.
Из всего многообразия причин прерываний необходимо выделить два вида: первого и второго рода. Системные причины прерываний первого рода возникают в том случае, когда у процесса, находящегося в активном состоянии, возникает- потребность либо получить некоторый ресурс или отказаться от него, либо выполнить над ресурсом какие-либо действия. К этой группе относятся, так называемые, внутренние прерывания, связанные с работой процессора (например, арифметическое переполнение или исчезновение порядка в операциях с плавающей запятой). Системные причины прерывания второго рода обусловлены необходимостью проведения синхронизации между параллельными процессами.
При обработке каждого прерывания должна выполняться следующая последовательность действии:
восприятие запроса на прерывание:
запоминание состояния прерванного процесса, определяемое значением счетчика команд и других регистров процессора;
передача управления прерывающему потоку (нити), для чего в счетчик команд заносится адрес, соответствующий данному типу прерывания;
обработка прерывания:
восстановление прерванного процесса.
В большинстве ЭВМ первые три этапа реализуются аппаратными средствами, а остальные - блоком программ обработки прерываний операционной системы.
Контрольные вопросы
Как связаны друг с другом процесс и поток?
Какие ресурсы необходимы потоку для его выполнения?
Назовите одним словом аппаратные и программные ресурсы.
Какие действия выполняются в процессе загрузки программы в оперативную память?
Какой этап в выполнении процесса свидетельствует о том, что произошло прерывание?
Задания для самоконтроля
Опишите системные требования к имеющемуся у вас программному продукту.
В нижеизложенном тексте определите, что является процессом, потоком и где произошло прерывание потока.
Студент собрался на обучение в педколледж. Взяв вещи, он вышел из дома и направился в педколледж. На полпути студент вспомнил, что он не взял важную вещь, и возвратился за ней.