Понятие вычислительного процесса и ресурса

Понятие операционной среды

Ход учения

Начальник штаба учения

(подпись)

Время	Учебные вопросы	Обстановка (содержание вводных)	Действия руководителя учения	Действия заместителей и помощников руководителя, посредников	Ожидаемые действия обучаемых
1 этап. Организация зашиты персонала при аварии на АЭС
и проведение АСДНР при ликвидации ее последствий
Время: час, мин.	Проведение мероприятий по повышению устойчивости функционирования в условиях радиоактивного загрязнения.	Вводная № 1 Поступил сигнал "Йод!" (авария на АЭС).	Контролирует оповещение и сбор членов КЧС и остального руководящего состава. Оценивает действия начальника ГО и отдела ГО и ЧС при поступлении сигнала на предприятие.	Посредник при службе оповещения и связи вручает Вводную № 1 дежурному диспетчеру.	Дежурный диспетчер докладывает начальнику ГО о поступлении сигнала "Йод!". Начальник ГО отдает распоряжения: дежурному диспетчеру оповестить о сборе на пункт управления членов КЧС и руководителей структурных подразделений, начальнику отдела ГО и ЧС сообщить в управление ГО и ЧС района о поступлении сигнала, провести оценку возможной радиационной обстановки. Дежурный диспетчер задействует схему оповещения руководящего состава.

Назначение операционной системы:
- управление вычислительными процессами в вычислительной системе;
- распределение ресурсов вычислительной системы между различными вычислительными процессами;
- образование программной (операционной) среды, в которой выполняются прикладные программы пользователей.

Программная подсистема, при обращении к которой посредством соответствующих вызовов пользователь получает функции и сервисы, называется операционной системой.

Операционная среда – набор функций и сервисов ОС и правила обращения к ним. Операционная среда – набор интерфейсов, необходимый программам и пользователям для обращения к ОС с целью получить определенные сервисы.
Операционная система в общем случае может содержать несколько операционных сред.
Операционная среда может включать несколько интерфейсов: пользовательские и программные.
Операционная среда – системное программное окружение, в котором могут выполняться программы, созданные по правилам работы этой среды.

Последовательный процесс («задача») – выполнение отдельной программы с ее данными на последовательном процессоре. Процессор имеет два аспекта:
- носитель данных;
- исполнитель операций, связанных с обработкой данных.

С процессом связано понятие ресурса. Термин ресурс относится к используемым, относительно стабильным и часто недостающим объектам, которые запрашиваются, используются и освобождаются процессами в период их активности.
Ресурсы могут быть:
- разделяемыми;
- неделимыми.

Разделяемые ресурсы могут использоваться:
- одновременно (в один и тот же момент времени);
- параллельно (в течение некоторого отрезка времени процессы используют ресурс попеременно).
Мультипрограммный режим работы 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.
ОС поддерживает мультипрограммирование (многопроцессность) и старается эффективно использовать ресурсы путем организации очередей запросов.
При необходимости использовать какой-либо ресурс процесс обращается к супервизору ОС и сообщает ему свои требования (вид ресурса, объем и т.д.). Эта директива переводит процессор в привилегированный режим, если он есть.
Ресурс будет выделен обратившемуся за ним процессу, если:
- он свободен и нет задач с более высоким приоритетом, обратившимся за этим ресурсом;
- текущий запрос и ранее выданные запросы допускают совместное использование ресурсов;
- ресурс используется задачей с более низким приоритетом и может быть временно отобран.
Если ресурс занят, ОС ставит задачу в очередь к ресурсу, переводя ее в состояние ожидания. Очередь к ресурсу может быть организована различными способами, но обычно с помощью списковой структуры.
После завершения работы с ресурсом задача с помощью системного вызова супервизора сообщает ОС об отказе от ресурса.
Супервизор ОС, получив управление, освобождает ресурс и проверяет, есть ли очередь к этому ресурсу. Если очередь есть, то в зависимости от дисциплины обслуживания и приоритетов задач, ожидающих данный ресурс, супервизор выбирает задачу и переводит ее в состояние готовности к выполнению. Управление будет передано либо этой выбранной задаче, либо той, которая только что освободила ресурс.
При выдаче запроса задача может указать, хочет ли она владеть ресурсом монопольно или совместно с другими задачами (файл).
При организации управления ресурсами требуется принять решение о том, что в данной ситуации выгоднее:
- быстро обслуживать отдельные наиболее важные запросы;
- предоставлять всем процессам равные возможности;
- обслуживать максимально возможное количество процессов;
- наиболее полно использовать ресурсы.
-
Динамика состояния процесса

Процесс может находиться:
- в активном состоянии, может участвовать в конкуренции за использование ресурсов вычислительной системы;
- в пассивном состоянии, известен системе, в конкуренции не участвует.

Активный процесс может находиться в одном из следующих состояний:
- выполнения, когда все затребованные ресурсы выделены. В состоянии выполнения может находиться только один процесс (для однопроцессорной системы);
- готовности к выполнению, когда ресурсы могут быть предоставлены и процесс перейдет в состояние выполнения;
- блокирования или ожидания, когда затребованные ресурсы не могут быть предоставлены или не завершена операция ввода/вывода.

За время существования процесс может неоднократно совершать переходы из одного состояния в другое. Это обусловлено:
- обращениями к операционной системе с запросами ресурсов;
- выполнением системных функций;
- взаимодействием с другими процессами;
- появлением сигналов прерывания от таймера, каналов и устройств ввода/вывода и других устройств.
Процесс из состояния бездействия в состояние готовности может перейти в следующих случаях:
- по команде оператора (пользователя) в диалоговых ОС, где программа может иметь статус задачи, а не просто быть исполняемым файлом и только на время исполнения получит статус задачи (ОС на ПК);
- при выборе из очереди планировщиком;
- по вызову из другой задачи (посредством обращения к супервизору один процесс может создавать, инициировать, приостановить, остановить или уничтожить другой процесс);
- по прерыванию от внешнего «инициативного» устройства;
- при наступлении запланированного времени запуска программы.

Процесс, который может исполняться, как только ему будет предоставлен процессор, находится в состоянии готовности, все ресурсы, за исключением процессора, ему выделены.
Из состояния выполнения процесс может выйти по одной из следующих причин:
- процесс завешается, при этом он посредством обращения к супервизору передает управление ОС и сообщает о своем завершении. Супервизор уничтожает процесс или переводит его в список бездействующих процессов. В состояние бездействия процесс может быть переведен принудительно по команде оператора или путем обращения к супервизору другой задачи, требующей 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 из-за невозможности предоставить ему ресурс или вследствие запроса ввода/вывода, а также по команде оператора на приостановку задачи.

Процесс деблокируется и переводится в состояние готовности к исполнению при наступлении соответствующего события:
- завершение операции ввода/вывода;
- освобождение затребованного ресурса;
- загрузка в оперативную память страницы виртуальной памяти и т.д.

Предпосылками изменения состояния процесса являются события. Один из основных видов событий – прерывания.

Дата добавления: 2014-10-15