4. Понятие вычислительного процесса.

Последовательный процесс (или задача) – это выполнение отдельной программы с её данными на последовательном процессоре. Также в литературе встречается другое определение процесса. Процесс – минимальный программный объект, обладающий собственными системными ресурсами (запущенная программа).

5. Понятие ресурса.

Термин ресурс обычно применяется по отношению к повторно используемым, относительно стабильным и часто недостающим объектам, которые запрашиваются, используются и освобождаются процессами в период их активности. Т.е. ресурсом называется всякий объект, который может распределяться внутри системы.

6. Понятие активного процесса. Динамика состояний процесса.

В активном состоянии процесс может участвовать в конкуренции за использование ресурсов вычислительной системы, а в пассивном – он только известен системе, но в конкуренции не участвует (хотя его существование в системе сопряжено с предоставлением ему оперативной и/или внешней памяти). В свою очередь, активный процесс может быть в одном из следующих состояний:

• выполнения – все затребованные процессом ресурсы выделены. В этом состоянии в каждый момент времени может находиться только один процесс, если речь идёт об однопроцессорной вычислительной системе;

• готовности к выполнению – ресурсы могут быть предоставлены, тогда процесс перейдёт в состояние выполнения;

• блокирования или ожидания – затребованные ресурсы не могут быть предоставлены, или не завершена операция ввода/вывода.

За время своего существования процесс может неоднократно совершать переходы из одного состояния в другое. Это обусловлено:

• обращениями к ОС с запросами ресурсов;

• выполнением системных функций, которые предоставляет ОС;

• взаимодействием с другими процессами;

• появлением сигналов прерывания от таймера, каналов и устройств ввода/вывода, а также других устройств.

7. Понятие потока, мультипрограммирования.

Потоки(треды, нити) – «подпроцессы», требующие для выполнения длительного времени и способные выполняться внутри одного процесса параллельно для экономии процессорного времени. Они:

• не имеют своих собственных ресурсов;

• они развиваются в том же виртуальном адресном пространстве;

• могут пользоваться теми же файлами, виртуальными устройствами и иными ресурсами, что и данный процесс.

Мультипрограммный режим работы(мультипрограммирование) вычислительной системы заключается в том, что пока одна программа (процесс, задача) ожидает завершения очередной операции ввода/вывода, другая программа (задача) может быть поставлена на выполнение. При мультипрограммировании повышается пропускная способность системы, но отдельный процесс никогда не может быть выполнен быстрее, чем, если бы он выполнялся в однопрограммном режиме.

8. Идентификация процесса.

Для того чтобы ОС могла управлять процессами, она должна располагать всей необходимой для этого информацией. С этой целью на каждый процесс заводится специальная информационная структура, называемая дескриптором процесса (описателем задачи, блоком управления задачей). В общем случае дескриптор процесса содержит следующую информацию:

• идентификатор процесса (так называемый PID – process identificator);

• тип (или класс) процесса, который определяет для супервизора некоторые правила предоставления ресурсов;

• приоритет процесса, в соответствии с которым супервизор предоставляет ресурсы. В рамках одного класса процессов в первую очередь обслуживаются более приоритетные процессы;

• переменную состояния, которая определяет, в каком состоянии находится процесс (готов к работе, в состоянии выполнения, ожидание устройства ввода/вывода и т. д.);

• защищённую область памяти (или адрес такой зоны), в которой хранятся текущие значения регистров процессора, если процесс прерывается, не закончив работы. Эта информация называется контекстом задачи;

• информацию о ресурсах, которыми процесс владеет и/или имеет право пользоваться (указатели на открытые файлы, информация о незавершенных операциях ввода/вывода, т.п.);

• место (или его адрес) для организации общения с другими процессами;

• параметры времени запуска (момент времени, когда процесс должен активизироваться, и периодичность этой процедуры);

• в случае отсутствия системы управления файлами – адрес задачи на диске в её исходном состоянии и адрес на диске, куда она выгружается из оперативной памяти, если её вытесняет другая (для диск-резидентных задач, которые постоянно находятся во внешней памяти на системном магнитном диске и загружаются в оперативную память только на время выполнения).