Понятие процесса и потока. Управление процессами и потоками, создание и завершение процесса, потока. Состояние процесса, потока

Управление процессами и потоками

Принципы функционирования основных компонент ОС

Процесс (задача) - программа, находящаяся в режиме выполнения. С каждым процессом связывается его адресное пространство, из которого он может читать и в которое он может писать данные. Адресное пространство содержит: саму программу, данные к программе, стек программы. С каждым процессом связывается набор регистров(Управление процессом): счетчика команд (в процессоре) - регистр в котором содержится адрес следующей, стоящей в очереди на выполнение команды. После того как команда выбрана из памяти, счетчик команд корректируется и указатель переходит к следующей команде; указатель стека; состояние процесса; приоритет; параметры планирования; идентификатор процесса; родительский процесс; группа процесса; время начала процесса; использованное процессорное время. Во многих операционных системах вся информация о каждом процессе, дополнительная к содержимому его собственного адресного пространства, хранится в таблице процессов операционной системы. (таблица)Управление памятью: Указатель на текстовый сегмент, Указатель на сегмент данных, Указатель на сегмент стека. Управление файлами: Корневой каталог, Рабочий каталог, Дескрипторы файла, Идентификатор пользователя, Идентификатор группы.

В многозадачной системе реальный процессор переключается с процесса на процесс, но для упрощения модели рассматривается набор процессов, идущих параллельно (псевдопараллельно). В каждый момент времени активен только один процесс. Три основных события, приводящие к созданию процессов (вызов fork или CreateProcess): Загрузка системы, Работающий процесс подает системный вызов на создание процесса, Запрос пользователя на создание процесса. Во всех случаях, активный текущий процесс посылает системный вызов на создание нового процесса. В UNIX каждому процессу присваивается идентификатор процесса (PID - Process IDentifier). Четыре события, приводящие к остановке процесса (выов exit или ExitProcess): Плановое завершение (окончание выполнения), Плановый выход по известной ошибке (например, отсутствие файла), Выход по неисправимой ошибке (ошибка в программе), Уничтожение другим процессом. Таким образом, приостановленный процесс состоит из собственного адресного пространства, обычно называемого образом памяти (core image), и компонентов таблицы процессов (в числе компонентов и его регистры). В UNIX системах заложена жесткая иерархия процессов. Каждый новый процесс созданный системным вызовом fork, является дочерним к предыдущему процессу. Дочернему процессу достаются от родительского переменные, регистры и т.п. После вызова fork, как только родительские данные скопированы, последующие изменения в одном из процессов не влияют на другой, но процессы помнят о том, кто является родительским. В таком случае в UNIX существует и прародитель всех процессов - процесс init. В Windows не существует понятия иерархии процессов. Хотя можно задать специальный маркер родительскому процессу, позволяющий контролировать дочерний процесс. Состояния процесса: Выполнение (занимает процессор), Готовность (процесс временно приостановлен, чтобы позволить выполняться другому процессу), Ожидание (процесс не может быть запущен по своим внутренним причинам, например, ожидая операции ввода/вывода). Возможные переходы между состояниями. 1. Процесс блокируется, ожидая входных данных 2. Планировщик выбирает другой процесс 3. Планировщик выбирает этот процесс

4. Поступили входные данные. Переходы 2 и 3 вызываются планировщиком процессов операционной системы, так что сами процессы даже не знают о этих переходах. С точки зрения самих процессов есть два состояния выполнения и ожидания.

Каждому процессу соответствует адресное пространство и одиночный поток исполняемых команд. В многопользовательских системах, при каждом обращении к одному и тому же сервису, приходится создавать новый процесс для обслуживания клиента. Это менее выгодно, чем создать квазипараллельный поток внутри этого процесса с одним адресным пространством. С каждым потоком связывается: Счетчик выполнения команд, Регистры для текущих переменных, Стек, Состояние. Потоки делят между собой элементы своего процесса: Адресное пространство, Глобальные переменные, Открытые файлы, Таймеры, Семафоры, Статистическую информацию. В остальном модель идентична модели процессов. В POSIX и Windows есть поддержка потоков на уровне ядра. В Linux есть новый системный вызов clone для создания потоков, отсутствующий во всех остальных версиях системы UNIX. В POSIX есть новый системный вызов pthread_create для создания потоков. В Windows есть новый системный вызов Createthread для создания потоков.

Преимущества использования потоков Упрощение программы в некоторых случаях, за счет использования общего адресного пространства. Быстрота создания потока, по сравнению с процессом, примерно в 100 раз. Повышение производительности самой программы, т.к. есть возможность одновременно выполнять вычисления на процессоре и операцию ввода/вывода. Пример: текстовый редактор с тремя потоками может одновременно взаимодействовать с пользователем, форматировать текст и записывать на диск резервную копию.

Дата добавления: 2015-06-25