Вычислительный процесс и его состояния, дескриптор. Прерывания.

Последовательный процесс (иногда называемый «задачей») – это выполнение отдельной программы с её данными на последовательном процессоре. (определение не из лекций)

Все, что выполняется в вычислительных системах, организованно как набор процессов. Пока один процесс выполняется, остальные ждут своей очереди.

Состояния процесса:

Процесс не может перейти из одного состояния в другое самостоятельно.

При рождении процесс получает адресное пространство, в него загружается программный код процесса, выделяются стек и системные ресурсы.

После рождения процесс допускается к планированию и переходит в состояние готовности, в котором пребывает до тех пор, пока ОС не переключит выполнение на него. Тогда он переходит в состояние исполнение.

В состоянии ожидания процесс находится, если ожидает какое-то событие. После наступления события процесс переводится в состояние готовности.

Выйти из состояния исполнения процесс может только из-за:

• ОС прекращает его деятельность
• процесс стал ожидать событие
• прерывание «готовность» (обычно из-за исчерпания отведенного процессу промежутка времени)

Дескриптор процесса содержит информацию о процессе, необходимую ОС в течение всего жизненного цикла процесса независимо от его состояния. Содержит информацию о состоянии процесса, его приоритете, уникальный идентификатор процесса и др.

Прерывание — сигнал, сообщающих процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается, и управление передаётся обработчику прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код.

Прерывания делятся на:

• внешние (аппаратные, ассинхронные) — исходящие от внешних источников.
• Внутренние (синхронные) — возникают в процессоре из-за исполнения некорректного кода (например, деление на 0).
• программные (частный случай внутренних) — инициируются выполнением определенной инструкции в коде программы.

 

 

Планирование и диспетчеризация процессов и задач.

Планирование требуется для систем, в которых в состоянии готовность может находиться более одного процесса, для определения, который из них получит ресурсы процессора.

Долгосрочное планирование — планирование запуска новых процессов. Если степень мультипрограммирования (количества одновременно выполняющихся процессов) системы поддерживается постоянной, т. е. среднее количество процессов в компьютере не меняется, то новые процессы могут появляться только после завершения ранее загруженных. Во многих ОС не используется.

Краткосрочное планирование — планирование использования процессора. Проводится при обращении процесса к устройствам ввода/вывода или исчерпании выделенного процессу кванта времени, что обычно происходит часто (обычно не реже раза в 100 мс).

В некоторых вычислительных системах бывает выгодно для повышения их производительности временно удалить какой-либо частично выполнившийся процесс из оперативной памяти на диск, а позже вернуть его обратно для дальнейшего выполнения (свопинг). Когда и какой из процессов нужно перекачать на диск и вернуть обратно, решается дополнительным промежуточным уровнем планирования процессов — среднесрочным.

Для каждого уровня планирования существует множество алгоритмов. Основные требования к ним:

• предсказуемость
• минимальные накладные расходы
• равномерная загрузка ресурсов ОС
• масштабируемость

Планирование может быть вытесняющим и невытесняющим. При вытесняющем планировании процесс может быть временно переведен из состояния планирования другим процессом. Обычно ОС выделяет процессу квант (промежуток) времени, во время которого он исполняется, после чего его выполнение приостанавливается и управление передается другому процессу.

Алгоритм FCFS (first come, fisrt served): процессы собираются в очередь, следующий процесс начинает свое выполнение после завершения предыдущего. Самый простой алгоритм, невытесняющее планирование.

RR (round robin) – модификация FCFS, вытесняющее планирование. Текущий процесс получает квант времени, после его истечения процесс перемещается в конец очереди. Таким образом, процессы переключаются циклически.

 

Рис. Round robin

SJF (shortest job first) – может быть как вытесняющим, так и невытесняющим. Сначала выполняются самые короткие задачи.

Гарантированное планирование — обеспечивает гарантию, что каждый пользователь будет иметь в своем распоряжении часть процессорного времени. Квант времени предоставляется тому процессу, для которого соотношение t_iN/T_i минимально. T_i – общее время нахождения пользователя в системе, t_i – суммарное процессорное время, выделенное процессам этого пользователя, N – количество пользователей. Недостаток — невозможность предугадать поведение пользователей; после долгого перерыва пользователь будет получать неоправданно много ресурсов.

Приоритетное планирование — каждый процесс получает числовое значение — приоритет.

Приоритеты могут назначаться по разным критериям — например, в зависимости от использования процессом ресурсов или важности процесса.

Процессы с одинаковыми приоритетами планируются как в FCFS.

Планирование с использованием приоритетов может быть как вытесняющим, так и невытесняющим. При вытесняющем планировании процесс с более высоким приоритетом, появившийся в очереди готовых процессов, вытесняет исполняющийся процесс с более низким приоритетом. В случае невытесняющего планирования он просто становится в начало очереди готовых процессов.

Главная проблема приоритетного планирования заключается в том, что при ненадлежащем выборе механизма назначения и изменения приоритетов низкоприоритетные процессы могут быть не запущены неопределенно долгое время. Простейшее решение проблемы — временное повышение приоритета процессов, долгое время пребывающих в состоянии готовности.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Gigabit Ethernet на витой паре категории 5
2. I. He могли узы смерти удержать Господа нашего.
3. I. Въезд патриарха в столицу. – Остановка и пребывание его в монастыре св. Афанасия и Кирилла в Кремле. – Возвращение патриарха Никона. – Въезд царя.
4. I. Его руки подняты для благословения.
5. I. Основные физические явления и процессы в электрических аппаратах
6. I. Прочитайте текст и переведите его письменно.
7. I. Смотрите на Него, приготовляющего для Себя престол.
8. I. Устранитесь от ошибочных представлений о покаянии в грехе и печали по его поводу.
9. I. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ СФЕРЫ КУЛЬТУРЫ И ИСКУССТВА
10. I. Что было хорошего в прежние времена?
11. II. Основные электромеханические процессы
12. II. ПРОЦЕСС ВЫРАБОТКИ: ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСШИХ ФОРМ ПОВЕДЕНИЯ БЕЗ ПРИНУЖДЕНИЯ И БОЛИ