Модель с пятью состояниями

Если бы все процессы всегда были готовы к выполнению, то очередь на рис. 3.2,6 могла бы работать вполне эффективно. Такая очередь работает по принципу обработки в порядке поступления, а процессор обслуживает имеющиеся в наличии процессы круговым (round-robin)5 методом (каждому процессу в очереди отводится определенный промежуток времени, по истечении которого процесс возвращается обратно в очередь, если он не был блокирован). Однако даже в таком простом примере, который был описан выше, подобная реализация не является адекватной: некоторые из не выполняющихся процессов готовы к выполнению, в то время как другие являются заблокированными и ждут окончания операции ввода-вывода. Таким образом, при наличии только одной очереди диспетчер не может просто выбрать для выполнения первый процесс из очереди. Перед этим он должен будет просмотреть весь список, отыскивая незаблокированный процесс, который находится в очереди дольше других.

Выполняющийся. Процесс, который выполняется в текущий момент времени. В настоящей главе предполагается, что на компьютере установлен только один процессор,  поэтому в этом состоянии может находиться только один процесс.

Готовый к выполнению. Процесс, который может быть запущен, как только для этого представится возможность.

Блокированный. Процесс, который не может выполняться до тех пор, пока не произойдет некоторое событие, например завершение операции ввода-вывода.

Новый. Только что созданный процесс, который еще не помещен операционной системой в пул выполнимых процессов. Обычно это новый процесс, который еще не загружен в основную память.

Завершающийся. Процесс, удаленный операционной системой из пула выполнимых процессов.

Из состояния выполнения процесс может выйти по одной из следующих причин:

·         Процесс завершается, при этом он посредством обращения к супервизору передает управление ОС и сообщает о своем завершении. В результате этих действий супервизор либо переводит его в список бездействующих процессов (процесс переходит в пассивное состояние), либо уничтожает (уничтожается, естественно, не сама программа, а именно задача, которая соответствовала исполнению некоторой программы). В состояние бездействия процесс может быть переведен принудительно: по команде оператора (действие этой и других команд оператора реализуется системным процессом, который «транслирует» команду в запрос к супервизору с требованием перевести указанный процесс в состояние бездействия), или путем обращения к супервизору операционной системы из другой задачи с требованием остановить данный процесс;

·         Процесс переводится супервизором ОС в состояние готовности к исполнению в связи с появлением более приоритетной задачи или в связи с окончанием выделенного ему кванта времени;

·         Процесс блокируется (переводится в состояние ожидания) либо вследствие запроса операции ввода/вывода, которая должна быть выполнена прежде, чем он сможет продолжить исполнение, либо в силу невозможности предоставить ему ресурс, запрошенный в настоящий момент (причиной перевода в состояние ожидания может быть и отсутствие сегмента или страницы в случае организации механизмов виртуальной памяти), а также по команде оператора на приостановку задачи или по требованию через супервизор от другой задачи.

При наступлении соответствующего события (завершение операции ввода/вывода, освобождение затребованного ресурса, загрузка в оперативную память необходимой страницы виртуальной памяти и т.д.) процесс деблокируется и переводится в состояние готовности к исполнению. Таким образом, движущей силой, меняющей состояния процессов, являются события. Одним из основных видов событий являются прерывания.

Причины возникновения и завершения процессов.

К огда операционная система собирается добавить новый процесс к тем, которые уже состоят на учете, она создает структуры данных, использующиеся при управлении этим процессом (как описано в разделе 3.2), и размещает его адресное пространство в основной памяти. С помощью этих действий и создается новый процесс.

К созданию процесса могут привести четыре события.. В среде пакетной обработки процесс создается в ответ на поступление задания; в интерактивной среде процесс создается при попытке нового пользователя войти в систему. В обоих случаях ответственность за создание нового процесса лежит на операционной системе. Кроме того, операционная система может создавать процесс по требованию приложения

Традиционно операционная система создает все процессы незаметно для пользователя или приложения; такой способ принят во многих современных операционных системах. Создание операционной системой процесса по явному запросу другого процесса называется порождением процесса (process spawning). Когда один процесс порождает другой, то порождающий процесс называется родительским, или предком (parent), а порождаемый процесс — дочерним, или потомком (child).

В любой компьютерной системе должны быть средства, позволяющие определить, закончилось выполнение процесса или нет. Пакетное задание должно включать в себя команду типа Halt (останов) или какой-то явный вызов службы операционной системы, приводящий к завершению процесса. В первом случае генерируется прерывание для извещения операционной системы о завершении процесса.

Наконец, в некоторых операционных системах процесс может быть завершен процессом, который его породил, а также при завершении самого родительского процесса.