Учебный курс Основы операционных систем Лекция 2 кандидат физико-математических наук, доцент Карпов Владимир Ефимович

2 Часть II. Процессы и их поддержка в операционной системе

3 Понятие процесса Уточнение терминологии Термин «программа» Термин «программа» Термин «задание» Термин «задание» Термин «процесс» Термин «процесс» – не может использоваться для описания происходящего внутри ОС. Для статических объектов Для динамических объектов

4 Понятие процесса Процесс и программа Термин «процесс» характеризует совокупность Термин «процесс» характеризует совокупность –набора исполняющихся команд –ассоциированных с ним ресурсов –текущего момента его выполнения Процесс программа, которая исполняется: Процесс программа, которая исполняется: –для исполнения одной программы может организовываться несколько процессов –в рамках одного процесса может исполняться несколько программ –в рамках процесса может исполняться код, отсутствующий в программе находящуюся под управлением ОС

5 Состояния процесса процесс не исполняется исполнение вход выход выбран для исполнения приостановка ожиданиеготовность ожидание события прерывание событие произошло рождение закончил исполнение допуск к планированию завершение работы

6 Набор операций создание процесса – завершение процесса создание процесса – завершение процесса запуск процесса – приостановка процесса запуск процесса – приостановка процесса блокирование процесса – разблокирование процесса блокирование процесса – разблокирование процесса (изменение приоритета) (изменение приоритета) одноразовые многоразовые

7 Process Control Block и контекст процесса состояние процесса состояние процесса программный счетчик программный счетчик содержимое регистров содержимое регистров данные для планирования использования процессора и управления памятью данные для планирования использования процессора и управления памятью учетная информация учетная информация сведения об устройствах ввода-вывода, связанные с процессом сведения об устройствах ввода-вывода, связанные с процессом Регистровый контекст Системный контекст PCB Код и данные в адресном пространстве Пользовательский контекст Контекст процесса

8 Пример генеалогического леса процессов Процесс 1 Процесс 2 Процесс 12 Процесс 255 Процесс 3 Процесс 14 Процесс 15 Процесс 128 Процесс 4 Процесс 23 Процесс 192

9 Создание процесса Порождение нового PCB с состоянием процесса рождение Порождение нового PCB с состоянием процесса рождение Присвоение идентификационного номера Присвоение идентификационного номера Выделение ресурсов Выделение ресурсов Занесение в адресное пространство кода и установка значения программного счетчика Занесение в адресное пространство кода и установка значения программного счетчика Окончание заполнения PCB Окончание заполнения PCB Изменение состояния процесса на готовность Изменение состояния процесса на готовность из ресурсов родителя из ресурсов ОС дубликат родителя из файла

10 Завершение процесса Изменение состояния процесса на закончил исполнение Изменение состояния процесса на закончил исполнение Освобождение ресурсов Освобождение ресурсов Очистка соответствующих элементов в PCB Очистка соответствующих элементов в PCB Сохранение в PCB информации о причинах завершения Сохранение в PCB информации о причинах завершения

11 Пример генеалогического леса процессов Процесс 1 Процесс 2 Процесс 12 Процесс 255 Процесс 3 Процесс 14 Процесс 15 Процесс 128 Процесс 4 Процесс 23 Процесс 192 (Parent – 255) ?

12 Запуск процесса Выбор одного из процессов, находящихся в состоянии готовность Выбор одного из процессов, находящихся в состоянии готовность Изменение состояния выбранного процесса на исполнение Изменение состояния выбранного процесса на исполнение Обеспечение наличия в оперативной памяти информации, необходимой для его выполнения Обеспечение наличия в оперативной памяти информации, необходимой для его выполнения Восстановление значений регистров Восстановление значений регистров Передача управления по адресу, на который указывает программный счетчик Передача управления по адресу, на который указывает программный счетчик

13 Приостановка процесса Автоматическое сохранение программного счетчика и части регистров (работа hardware) Автоматическое сохранение программного счетчика и части регистров (работа hardware) Передача управления по специальному адресу (работа hardware) Передача управления по специальному адресу (работа hardware) Сохранение динамической части регистрового и системного контекстов в PCB Сохранение динамической части регистрового и системного контекстов в PCB Изменение состояния процесса на готовность Изменение состояния процесса на готовность Обработка прерывания Обработка прерывания

14 Блокирование процесса Обработка системного вызова Обработка системного вызова Сохранение контекста процесса в PCB Сохранение контекста процесса в PCB Перевод процесса в состояние ожидание Перевод процесса в состояние ожидание

15 Разблокирование процесса Уточнение того, какое именно событие произошло Уточнение того, какое именно событие произошло Проверка наличия процесса, ожидающего этого события Проверка наличия процесса, ожидающего этого события Перевод ожидающего процесса в состояние готовность Перевод ожидающего процесса в состояние готовность Обработка произошедшего события Обработка произошедшего события

16 Процесс 1 Процесс 2 Ожидание Исполнение Прерывание Выполнение кода пользователя Выполнение кода ОС Работа hardware Сохранение контекста Обработка прерывания ГотовностьИсполнение Готовность Планирование Работа hardware Выполнение кода ОС Выполнение кода пользователя Восстановление контекста Пример цепочки операций