Лекция 11. Вычислительный процесс и ресурсы ПК

(4 часа)

Процесс (задача), как базовое понятие современных ОС - это программа в стадии выполнения.

Управление ресурсами компьютера состоит из задач:

1. Планирования ресурса – т.е. определение того, к какому процессу, когда и в каком количестве выделить данный ресурс;

2. Удовлетворения запросов на ресурсы;

3. Отслеживания состояния и учёта использования ресурса;

4. Разрешения конфликтов между процессами.

Понятие «вычислительный процесс» (или просто — «процесс») является одним из основных при рассмотрении операционных систем.

Последовательный процесс - это выполнение отдельной программы с ее данными на последовательном процессоре. Концептуально процессор рас­сматривается в двух аспектах: во-первых, он является носителем данных и, во-вторых, он (одновременно) выполняет операции, связанные с их обработкой.

В концепции, которая получила наибольшее распространение в 70-е годы, задача — это совокупность связанных между собой и образующих единое целое программных мо­дулей и данных, требующая ресурсов вычислительной системы для своей реализации. В последующие годы задачей стали называть единицу работы, для выполнения которой предоставляется центральный процессор. Вычислительный процесс может включать в себя несколько задач.

В качестве примеров можно назвать следующие процессы: прикладные программы пользователей, утилиты и другие системные обрабатывающие про­граммы. Процессами могут быть редактирование какого-либо текста, трансляция исходной программы, ее компоновка, исполнение. Причем трансляция какой-ни­будь исходной программы является одним процессом, а трансляция следующей исходной программы — другим процессом, поскольку, хотя транслятор как объ­единение программных модулей здесь выступает как одна и та же программа, но данные, которые он обрабатывает, являются разными.

Определение концепции процесса преследует цель выработать механизмы распре­деления и управления ресурсами. Понятие ресурса, так же как и понятие процесса, является, пожалуй, основным при рассмотрении операционных систем. Ресурсом называется; всякий объект, который может распределяться внутри системы. Ресурсы могут быть разделяемыми, когда несколько процессов могут их исполь­зовать одновременно (в один и тот же момент времени) или параллельно (в течение некоторого интервала времени процессы используют ресурс поперемен­но), а могут быть и неделимыми (рис. 11.1).

Рис. 11.1. Классификация ресурсов

При разработке первых систем ресурсами считались процессорное время, память, каналы ввода/вывода и периферийные устройства. Однако очень скоро понятие ресурса стало более универсальным и общим. Различного рода программные и информационные ресурсы также могут быть определены для сис­темы как объекты, которые могут разделяться и распределяться и доступ к кото­рым необходимо соответствующим образом контролировать. В настоящее время понятие ресурса превратилось в абстрактную структуру с целым рядом атрибу­тов, характеризующих способы доступа к этой структуре и ее физическое пред­ставление в системе. К ресурсам относят и такие объекты, как сообщения и синхросигналы, которыми обмениваются задачи.

Операционная система поддерживает мультипрограммирование (многопроцессность) и старается эффективно использовать ресурсы пу­тем организации к ним очередей запросов, составляемых тем или иным способом. Это требование достигается поддерживанием в памяти более одного процесса, ожидающего процессор, и более одного процесса, готового использовать другие ресурсы, как только последние станут доступными.

Общая схема выделения ре­сурсов такова. При необходимости использовать какой-либо ресурс (оператив­ную память, устройство ввода/вывода, массив данник) задача обращается к супервизору операционной системы — ее центральному управляющему моду­лю, посредством специальных вызовов, команд, директив и сообщает о своем тре­бовании. При этом указывается вид ресурса и, если надо, его объем (например, количество адресуемых ячеек оперативной памяти, количество дорожек или сек­торов на системном диске, устройство печати и объем выводимых данных). Директива обращения к операционной системе передает ей управление, перево­дя процессор в привилегированный режим, если такой существует. Не все вычислительные комплексы имеют два (и более), режима работы: привилегированный (режим супервизора), пользова­тельский, режим эмуляции какого-нибудь другой компьютера.

Ресурс может быть выделен задаче, обратившейся к супервизору с соответствую­щим запросом, если:

· он свободен и в системе нет запросов от задач более высокого приоритета к этому же ресурсу;

· текущий запрос и ранее выданные запросы допускают совместное использование ресурсов;

· ресурс используется задачей низшего приоритета и может быть временно отобран (разделяемый ресурс).

Получив запрос, операционная система либо удовлетворяет его и возвращает управление задаче, выдавшей данный запрос, либо, если ресурс занят, ставит за­дачу в очередь; к ресурсу, переводя его в состояние ожидания (блокируя). Оче­редь к ресурсу может быть организована несколькими способами, но чаще всего это осуществляется с помощью списковой структуры.

После окончания работы с ресурсом задача опять с помощью специального вы­зова супервизора (посредством соответствующей директивы) сообщает операционной системе об отказе от ресурса, или операционная система забирает ресурс сама, если управление возвращается супервизору после выполнения какой-либо системной функции.

Вопросы для самоконтроля

1. Задачи управление ресурсами компьютера.

2. Схема выделения ресурса компьютера.

3. Что такое супервизор, для чего он необходим.

4. Что такое задача, вычислительный процесс?

5. Как происходит выделение ресурса задаче?

Лекция 12. Управление процессами

(4 часа)

Понятие процесса относятся к одному из основополагающих в ОС. Существует много определений термина процесс в том числе:

1. Выполняющаяся прикладная программа пользователя.

2. Экземпляр программы, выполняющийся на компьютере.

3. Объект, который можно индетифицировать и выполнять на процессоре.

4. Единица активности, которую можно охарактеризовать единой цепочкой последовательных действий, текущим состоянием и связанных с ней набором системных ресурсов.

Как понятие процесс является определенным типом абстракции, и обычно следует придерживаться следующего неформального определения.

Последовательный процесс (задача) – выполнение отдельной программы и ее данные на последовательном процессоре.

В качестве примера можно назвать следующие процессы:

1. Выполняющаяся прикладная программа пользователя.

2. Утилит.

3. Трансляция программ.

4. Компоновка, выполнение.

Определение понятия процесс ставит цель выработать механизм распределения и управления ресурсами. Понятие ресурс как и понятие процесса является основным при рассмотрении ОС. Термин ресурс применяется к повторно используемым, относительно стабильным и часто недостающем объектом, которые запрашиваются, используются и освобождаются процессами в период их активности, т.е. ресурсом называется всякий объект, который может распределяться внутри системы.

Мысленно процесс можно разделить на 3 компонента:

1. Выполняющаяся программа

2. Данные нужные для работы

3. Контекст выполняющейся программы (execution context) или состояние процесса (process state).

Включат в себя всю информацию нужную ОС для управления процессами и процессору для его выполнения. Данные, характеризующие это состояние, включают в себя содержимое различных регистров процессора, таких как программный счетчик и регистры данных, приоритет процесса и сведения о том, находится ли данный процесс в состоянии ожидания ввода-вывода.

1-список процессов

Дата добавления: 2014-11-16