Основные концепции управления ос.
4. Процессор. Управление процессами.
Концепции процесса.
Процессом является выполняемая программа, включающая текущие значения счетчика команд, регистров и переменных. Процесс потребляет такие ресурсы как: адресное пространство процесса – оно содержит программный код, данные и стеки; файлы – используются для чтения/записи данных; устройства ввода/вывода. Множество ресурсов определяется архитектурой. Поток (thread) – возник в ОС как средство распараллеливания вычислений. Процессу назначается адресное пространство и набор ресурсов, которые совместно используются всеми его потоками. ОС сама распределяет процессорное время между потоками. Процесс в периоде существования имеет ряд дискретных состояний. Состояния процесса:
выполняется – процесс находится в состоянии выполнения, если в его распоряжение выделен процессор
готов – процесс находится в состоянии готовности, если он мог бы выполняться, если бы ему был доступен процессор
блокировка – процесс находится в состоянии блокирования, если он ожидает некое событие, чтобы начать свою работу.
Смена состояний происходит по различным событиям.
Один процесс может быть порожден другим, то есть является родительским.
5.Описатели процесса.
Создать процесс – это, прежде всего, означает создать описатель процесса, в качестве которого выступает одна или несколько информационных структур, содержащих все сведения о процессе, необходимых ОС для управления им.
Операционная среда характеризуется состоянием регистров, режимом работы процессора, кодами ошибок выполняемых процессором системных вызовов, указателями на открытые файлы, информацией о незавершенных операциях ввода/вывода.
В OS/360 использовался блок управления процессом. Он включал текущее состояние, идентификатор, значения регистров и т.д.
Unix System V – контекст процесса и дескриптор процесса. При смене процесса происходит переключение процесса, дескриптор содержит информацию, необходимую ядру. Дескрипторы объединены в таблицу процессов. В таблице содержится информация о расположение образов. На основании таблицы ОС производит планирование и синхронизацию процессов.
Windows – объект-процесс.
Потоки.
Любой процесс можно рассматривать как поток исполняемых команд. Потоки процесса разделяют его программный код, глобальные переменные и системные ресурсы. Каждый поток имеет свой собственный программный счетчик, свое содержимое регистров и свой собственный стек. Процесс представляет собой совокупность взаимодействующих потоков и выделенных ресурсов.
6. Классификация ос по признаку поддержки процессов и потоков.
однозадачная ОС рассчитаны на поддержку только одного процесса в каждый момент времени. Единственный процесс может иметь только один поток, программы могут запускаться только последовательно. Включают в себя средства управления периферией, средства управления файлами, средства общения с пользователем. В ходе выполнения процесса задача однозадачной ОС сводится к поддержке системных вызовов.
многозадачные ОС без поддержки многопоточности. Многозадачные ОС должны осуществлять управление разделением совместных ресурсов, в них всегда осуществляется переход исполнения между потоками разных процессов, для чего требуется переключения контекста процесса и потока. Смена исполняемого потока выполняется ядром, то есть при изменении потока предварительно происходит переключение в контекст ядра.
многозадачные ОС с поддержкой многопоточности. В таких ОС одному процессу могут принадлежать несколько потоков исполнения команд. Все потоки одного процесса разделяют его ресурсы, однако характеризуется собственным аппаратным контекстом. В такой системе может происходить переход исполнения от одного потока к другому того же процесса. В этом случае не требуется переключение контекста процесса. Соответственно такое переключение производится быстрее.
С точки зрения управления ресурсами пользователем каждого ресурса может являться либо процесс, либо поток.