Sop_02_wyk_1.0.pdf

Systemy operacyjne

Procesy, zasoby i wątki

Systemy operacyjne

Procesy, zasoby i wątki

Wykład prowadzą:

Jerzy Brzeziński

Dariusz Wawrzyniak

Procesy, zasoby i wątki

Celem wykładu jest wprowadzenie fundamentalnych pojęć, integralnie

związanych z systemem operacyjnym, na których opiera się przetwarzanie we

współczesnych systemach komputerowych — pojęcia procesu i pojęcia zasobu.

Oba pojęcia zostały zasygnalizowane we wprowadzeniu. Tutaj zostaną

przedyskutowane związki pomiędzy procesami i zasobami.

Systemy operacyjne

Procesy, zasoby i wątki

Systemy operacyjne

Plan wykładu

• Koncepcja procesu i zasobu

• Obsługa procesów i zasobów

• Cykl zmian stanów procesu i kolejkowanie

• Klasyfikacja zasobów

•Wątki

• Procesy i wątki we współczesnych systemach

operacyjnych

Procesy, zasoby i wątki (2)

Treśćwykładu obejmuje przedstawienie koncepcji procesu i zasobu, ich obsługę,

czyli podstawowe struktury danych oraz ogólnąkoncepcjęzarządzania. Z relacji

między procesami a zasobami wynikają stany procesu i związane ze stanem

kolejkowanie procesów. Następnie przedstawiona zostanie klasyfikacja zasobów.

Kolejnym istotnym zagadnieniem jest koncepcja wątku, wyodrębniona ze

względu na specyfikęwykorzystywania niektórych zasobów systemu. Na koniec

omówiony zostanie sposób realizacji koncepcji procesów i wątków we

współczesnych systemach operacyjnych, czyli w systemie Linux, Windows

2000/XP oraz UNIX SVR4.

Systemy operacyjne

Procesy, zasoby i wątki

Systemy operacyjne

Koncepcja procesu

• Proces jest elementarną jednostką pracy (aktywności)

zarządzaną przez system operacyjny, która ubiega się o

zasoby systemu komputerowego w celu wykonania

programu.

• Proces = wykonujący się program.

• Elementy składowe procesu:

– program — definiuje zachowanie procesu,

– dane — zbiór wartości przetwarzanych oraz wyniki,

– zbiór zasobów tworzących środowisko wykonawcze,

– blok kontrolny procesu (PCB, deskryptor) — opis

bieżącego stanu procesu.

Procesy, zasoby i wątki (3)

Koncepcja procesu jest jednym z najważniejszych pojęć we współczesnych

systemach operacyjnych.

Proces służy do organizowania wykonywania programu w ten sposób, że stanowi

on powiązanie niezbędnych zasobów systemu komputerowego i umożliwia

kontrolęstanu tych zasobów, związanąz wykonywaniem programu.

Istotne jest rozróżnienie pomiędzy procesem a programem. Program jest zbiorem

instrukcji. W tym sensie jest tylko elementem procesu, znajdującym się w jego

segmencie kodu (zwanym też segmentem tekstu). Poza tym do wykonania

programu potrzebne są dodatkowe zasoby (procesor, pamięć itp.) Program

najczęściej nie zmienia się w czasie wykonywania (nie ulega modyfikacji),

podczas gdy stan procesu ulega zmianie: zmienia się stan wykonywania

programu podobnie jak stan większości zasobów z tym związanych. Zmianie w

wyniku wykonywania procesu ulega np. segment danych, segment stosu, stan

rejestrów procesora itp. Procesem jest więc cały ten kontekst niezbędny do

wykonania programu.

Wyodrębnienie procesu wiąże się z współbieżnością przetwarzania. W systemie

może istnieć wiele procesów (wiele niezależnych przetwarzań), stąd ważne jest

utrzymanie informacji o tym, które zasoby przedzielone na potrzeby każdego

przetwarzania. W systemach jednozadaniowych (np. MS DOS) pojęcie procesu

nie było wyodrębnione, gdyżnie było takiej potrzeby.

Systemy operacyjne

Procesy, zasoby i wątki

Systemy operacyjne

Koncepcja zasobu

• Zasobem jest element sprzętowy lub programowy

systemu komputerowego, którego brak może

potencjalnie zablokować wykonywanie programu

(przetwarzanie)

• Przykłady zasobów: procesor, pamięć, plik (dane) itp.

Procesy, zasoby i wątki (4)

Zasobem jest każdy element systemu, który może okazać się niezbędny dla

realizacji przetwarzania. Typowe zasoby kojarzone sąz elementami sprzętowymi

systemu komputerowego. Należy jednak podkreślić, że to dopiero system

operacyjny definiuje taki element jako zasób, gdyż w jądrze systemu istnieją

struktury do zarządzania i procedury realizacji przydziału, odzyskiwania itd.

Poza tym część zasobów tworzona jest przez jądro systemu operacyjnego.

Zasoby takie często określa się jako wirtualne . Przykładem wirtualnego

urządzenia wejścia-wyjścia jest plik. Pliki udostępnia system operacyjny. Na

poziomie maszynowym pojęcie takie nie istnieje —można co najwyżej mówićo

sektorach dysku, w których składowana sądane.

Systemy operacyjne

Procesy, zasoby i wątki

Systemy operacyjne

Podziałoperacji jądra systemu w zarządzaniu procesami

i zasobami

• Operacje tworzenia i usuwania procesów oraz

elementarna komunikacja międzyprocesowa

• Operacje przydziału i zwalniania jednostek zasobów

• Elementarne operacje wejścia-wyjścia

• Procedury obsługi przerwań

Procesy, zasoby i wątki (5)

Operacje tworzenia i usuwania procesów bezpośrednio dotyczą procesów, ale

pośrednio równieżczęsto zasobów, gdyżutworzenie procesu wymaga przydziału

pewnych zasobów. Proces tworzony jest przez inny proces i początkowo może

współdzielićz nim większośćzasobów.

Operacje przydziału i zwalniania jednostek zasobów dotyczątworzenia powiązań

między procesami i zasobami.

Elementarne operacje wejścia-wyjścia dotyczą również zasobów, ale nie są

związane z ich przydziałem, czy zwalnianiem. Są to operacje dostępu do

przydzielonych zasobów. Nie wszystkie operacje dostępu do przydzielonych

zasobów wymagają jednak wsparcia ze strony jądra. Operacje dostępu do

pamięci na przykład realizowane są na poziomie maszynowym, jądro natomiast

angażowane jest dopiero w przypadku wykrycia jakichśnieprawidłowości.

Procedury obsługi przerwań z kolei są reakcją na zdarzenia zewnętrzne lub

pewne szczególne stany wewnętrzne, mogą być zatem skutkiem ubocznym

realizacji dostępu do zasobów. Reakcja na przerwanie może prowadzić do

zmiany stanu procesu lub zasobu, nie zawsze jednak taka zmiana jest

bezpośrednio spowodowana wykonaniem procedury obsługi. Procedury obsługi

przerwań wykonywane muszą być szybko, dlatego ich bezpośrednim skutkiem

jest czasami tylko odnotowanie faktu zajścia zdarzenia, natomiast właściwa

reakcja systemu, w konsekwencji której nastąpi zmiana stanu procesu lub zasobu,

wykonywana jest później.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: