Kontekst va jarayonni boshqarish. Jarayon tushunchasi. Jarayonlarni boshqarish operatsion tizimining quyi tizimi. Jarayon holatlari. Jarayon konteksti va deskriptor jarayonlarini boshqarish quyi tizimi
Vazifalarni boshqarish tizimi ularning kompyuter orqali o'tishini ta'minlaydi. Jarayonning holatiga qarab, u yoki bu resursni ajratish kerak. Masalan, yangi jarayonni unga manzil maydonini ajratib xotiraga joylashtirish kerak; protsessor vaqti uchun raqobatlashadigan vazifalar ro'yxatiga kiriting.
Kompyuterning ishlashiga bevosita ta'sir ko'rsatadigan multidasturli OT ning asosiy quyi tizimlaridan biri hisoblanadi jarayon va iplarni boshqarish quyi tizimi. U ularni yaratish va yo'q qilish bilan shug'ullanadi, shuningdek, protsessor vaqtini tizimdagi bir vaqtning o'zida mavjud jarayonlar va oqimlar o'rtasida taqsimlaydi.
Tizimda bir vaqtning o'zida bir nechta vazifalar bajarilganda, iplar asinxron tarzda yaratilgan va bajarilgan bo'lsa-da, ular, masalan, ma'lumotlarni almashishda o'zaro ta'sir qilishi kerak bo'lishi mumkin. Shuning uchun ipni sinxronlashtirish jarayon va ipni boshqarish quyi tizimining muhim funktsiyalaridan biridir.
Jarayonlar orasidagi aloqa umumiy o'zgaruvchilar va maxsus asosiy operatsiyalar yordamida amalga oshiriladi ibtidoiylar.
Jarayon va oqimlarni boshqarish quyi tizimi jarayonlarda quyidagi operatsiyalarni bajarish imkoniyatiga ega:
– jarayonni yaratish (tuttirish)/yo‘q qilish;
– jarayonni to‘xtatib turish/davom etish;
- jarayonni blokirovka qilish/uyg'otish;
- jarayonni boshlash;
- jarayonning ustuvorligini o'zgartirish;
Jarayon va oqimlarni boshqarish quyi tizimi jarayonlarni zarur resurslar bilan ta'minlash uchun javobgardir. Operatsion tizim xotirada maxsus axborot tuzilmalarini saqlaydi, ularda har bir jarayonga qaysi resurslar ajratilganligini qayd etadi. Resurs jarayonga yagona foydalanish yoki boshqa jarayonlar bilan birgalikda foydalanish uchun tayinlanishi mumkin. Resurslarning bir qismi jarayon yaratilganda unga taqsimlanadi, ba'zilari esa ish vaqtidagi so'rovlar asosida dinamik ravishda taqsimlanadi. Resurslar jarayonga butun umri yoki faqat ma'lum bir davr uchun tayinlanishi mumkin. Ushbu funktsiyalarni bajarishda jarayonni boshqarish quyi tizimi resurslarni boshqarish uchun mas'ul bo'lgan boshqa OT quyi tizimlari, masalan, xotirani boshqarish quyi tizimi, kiritish/chiqish quyi tizimi va fayl tizimi bilan o'zaro ta'sir qiladi.
1. Jarayonlar va iplarni yaratish va o'chirish
Jarayonni yaratish birinchi navbatda yaratishni anglatadi jarayon tutqichi, bu operatsion tizimni boshqarish uchun zarur bo'lgan jarayon haqidagi barcha ma'lumotlarni o'z ichiga olgan bir yoki bir nechta axborot tuzilmalari. Bu masala ilgari batafsil muhokama qilingan edi, endi biz eslaymizki, bunday ma'lumotlar, masalan, jarayon identifikatori, bajariladigan modulning xotiradagi joylashuvi to'g'risidagi ma'lumotlar, jarayonning imtiyoz darajasi (ustuvorlik va kirish huquqlari), va boshqalar.
Jarayonni yaratish diskdan operativ xotiraga jarayonning bajariladigan dasturining kodlari va ma'lumotlarini yuklashni o'z ichiga oladi. Bunday holda, jarayonni boshqarish quyi tizimi xotirani boshqarish quyi tizimi va fayl tizimi bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ko'p tarmoqli tizimda, jarayon yaratilganda, OT har bir jarayon uchun kamida bitta bajarilish oqimini yaratadi. Tarmoqni yaratishda, xuddi jarayonni yaratishda bo'lgani kabi, OT maxsus ma'lumot tuzilmasini - ip identifikatorini, kirish huquqlari va ustuvorligi to'g'risidagi ma'lumotlarni, ip holatini va boshqalarni o'z ichiga olgan ip deskriptorini yaratadi. Yaratilgandan so'ng, ip (yoki jarayon) bajarishga tayyor holatda (yoki maxsus maqsadli OT holatida bo'sh holatda).
Vazifalar foydalanuvchilarning tegishli so'rovlari yoki boshqa vazifalar asosida yaratiladi va o'chiriladi. Vazifa yangi vazifani keltirib chiqarishi mumkin - ko'pgina tizimlarda ish zarrachalari operatsion tizim bilan bog'lanib, so'zlarni yaratish so'rovi bilan murojaat qilishi mumkin. bolalar oqimlari. Yaratuvchi vazifa “ajdod” yoki “ota-ona” deb ataladi, bola vazifasi esa “avlod” yoki “bola vazifasi” deb ataladi. "Ajdod" o'z farzand vazifasini to'xtatib qo'yishi yoki o'chirishi mumkin, "bola" esa "ajdod"ni boshqara olmaydi.
Turli xil operatsion tizimlar bolalar iplari va ularning ota-onalari o'rtasidagi munosabatlarni turlicha tuzadilar. Ba'zi operatsion tizimlarda ularning bajarilishi sinxronlashtiriladi (otaviy oqim tugatilgandan so'ng, uning barcha bolalari bajarilishdan o'chiriladi), boshqalarida esa asosiy oqimga nisbatan bolalar asinxron tarzda bajariladi.
Jarayon tugagandan so'ng, OT tizimdagi mavjudligining "izlarini tozalaydi" - jarayon ishlagan barcha fayllarni yopadi, jarayonning kodlari, ma'lumotlari va tizim axborot tuzilmalari uchun ajratilgan RAM maydonlarini bo'shatadi. To'xtatilayotgan jarayonga havolalarni o'z ichiga olgan OT navbatlari va manbalar ro'yxati tuzatiladi.
2. Jarayonlar va iplarni rejalashtirish va jo'natish
Rejalashtirish strategiyasi maqsadga erishish uchun qaysi jarayonlar tanlanishini belgilaydi. Strategiyalar har xil bo'lishi mumkin, masalan:
- iloji bo'lsa, hisob-kitoblarni qanday boshlangan bo'lsa, xuddi shunday tartibda yakunlang;
– qisqaroq jarayonlarga ustunlik berish;
– barcha foydalanuvchilarga (foydalanuvchi vazifalari) bir xil xizmatlarni, shu jumladan bir xil kutish vaqtini taqdim etish.
Jarayonning ishlash muddati davomida uning iplarining bajarilishi ko'p marta uzilishi va davom etishi mumkin.
Bir ipning bajarilishidan ikkinchisiga o'tish natijasida amalga oshiriladi rejalashtirish Va jo'natish.
Rejalashtirish iplar jarayon va ip deskriptorlarida saqlanadigan ma'lumotlar asosida amalga oshiriladi. Rejalashtirishda iplarning ustuvorligi, ularning navbatda kutish vaqti, to'plangan bajarilish vaqti, kiritish/chiqarish kirish intensivligi va boshqa omillar hisobga olinishi mumkin. OT bir xil yoki turli jarayonlarga tegishli bo'lishidan qat'i nazar, ish zarralarini bajarish uchun rejalashtiradi. Rejalashtirish deganda shunday jarayonlar to‘plamini tanlash vazifasi tushuniladiki, ular bajarilish vaqtida ular imkon qadar kamroq ziddiyatli bo‘lib, hisoblash tizimidan iloji boricha samarali foydalaniladi.
Turli axborot manbalarida "rejalashtirish" va "dispetcherlik" tushunchalarining turlicha talqinlari mavjud. Shunday qilib, ba'zi mualliflar rejalashtirishni uzoq muddatli (global) va qisqa muddatli (dinamik, ya'ni hozirgi eng samarali taqsimot) ga ajratadilar va ikkinchisi dispetcherlik deb ataladi. Boshqa manbalarga ko'ra, dispetcherlik rejalashtirish bosqichida qabul qilingan qarorni amalga oshirish deb tushuniladi. Biz bu variantga amal qilamiz.
Rejalashtirish ikkita muammoni hal qilishni o'z ichiga oladi:
faol ipni o'zgartirish vaqtini aniqlash;
tayyor iplar qatoridan bajariladigan ipni tanlash.
Ushbu muammolarni turli yo'llar bilan hal qiladigan ko'plab rejalashtirish algoritmlari mavjud. Bu operatsion tizimning o'ziga xos xususiyatlarini aniqlaydigan rejalashtirish xususiyatlari. Keling, ularni biroz keyinroq ko'rib chiqaylik.
Ko'pgina operatsion tizimlarda rejalashtirish amalga oshiriladi dinamik ravishda, ya'ni. qarorlar ish davomida mavjud vaziyatni tahlil qilish asosida qabul qilinadi. Mavzular va jarayonlar tasodifiy vaqtda paydo bo'ladi va oldindan aytib bo'lmaydigan tarzda tugaydi.
Statik rejalashtirish turi bir vaqtning o'zida bajariladigan vazifalarning butun majmuasi oldindan aniqlangan ixtisoslashtirilgan tizimlarda qo'llanilishi mumkin (real vaqt tizimlari). Reja tuzuvchisi vazifalar majmuasining xususiyatlarini bilish asosida jadval tuzadi. Keyinchalik bu jadval operatsion tizim tomonidan rejalashtirish uchun ishlatiladi.
Dispetcherlik rejalashtirish natijasida topilgan yechimni amalga oshirishdan iborat, ya'ni. bir jarayonni boshqasiga almashtirishda. Dispetcherlik quyidagilarga to'g'ri keladi:
o'zgartirilishi kerak bo'lgan joriy mavzu kontekstini saqlash;
bajarish uchun yangi mavzuni ishga tushirish.
Tarmoq konteksti, birinchi navbatda, uzilish vaqtidagi kompyuter uskunasining holatini (dastur hisoblagichining qiymati, umumiy maqsadli registrlarning tarkibi, protsessorning ishlash rejimi, bayroqlar, uzilish maskalari va boshqa parametrlar) aks ettiradi. ), ikkinchidan, operatsion muhit parametrlari (ochiq fayllarga havolalar, tugallanmagan kiritish-chiqarish operatsiyalari to'g'risidagi ma'lumotlar, tizim qo'ng'iroqlarining berilgan ipi tomonidan bajarilgan xato kodlari va boshqalar).
Tarmoq kontekstida biz ma'lum jarayonning barcha oqimlari uchun umumiy bo'lgan qismni (ochilgan fayllarga havolalar) va faqat berilgan ipga tegishli qismni (registrlar tarkibi, dastur hisoblagichi, protsessor rejimi). Masalan, NetWare muhitida kontekstlarning uch turi mavjud - global kontekst (jarayon konteksti), mavzular guruhi konteksti va individual mavzu konteksti. Ushbu kontekstlarning ma'lumotlari o'rtasidagi munosabat dasturdagi global va mahalliy o'zgaruvchilar o'rtasidagi munosabatga o'xshaydi. Kontekstlarning ierarxik tashkil etilishi iplar almashinuvini tezlashtiradi: xuddi shu jarayon doirasida bir guruhning ipidan ikkinchi guruhning ipiga o'tishda global kontekst o'zgarmaydi, faqat guruh konteksti o'zgaradi. Global kontekstni almashtirish faqat bir jarayonning ipidan boshqa jarayonning oqimiga o'tganda sodir bo'ladi.
3. Rejalashtirish algoritmlari
Birinchi rejalashtirish muammosini hal qilish nuqtai nazaridan (faol ipni o'zgartirish uchun vaqtni tanlash) rejalashtirish algoritmlari ikkita katta sinfga bo'linadi - preemptiv va preemptiv bo'lmagan algoritmlar:
repressiv bo'lmagan- faol ip navbatdan boshqa tayyor ipni tanlab olish uchun boshqaruvni tizimga o'tkazmaguncha ishlashi mumkin;
siljish- operatsion tizim bajarilayotgan vazifani o'zgartirishga qaror qiladi va protsessorni boshqa oqimga o'tkazadi.
Ushbu rejalashtirish algoritmlari orasidagi asosiy farq ipni rejalashtirish mexanizmini markazlashtirish darajasidir. Algoritmlarning har bir sinfining asosiy xarakteristikalari, afzalliklari va kamchiliklarini ko'rib chiqamiz.
Preemptiv bo'lmagan algoritmlar. Ilova dasturi, OTdan boshqaruvni qabul qilib, uning o'zi uni bajarishning keyingi tsiklining tugash vaqtini aniqlaydi va shundan keyingina tizim chaqiruvi yordamida boshqaruvni OTga o'tkazadi. Natijada, foydalanuvchining ilova ustidan nazorati o'zboshimchalik bilan vaqt oralig'ida yo'qoladi. Ishlab chiquvchilar buni hisobga olishlari va ilovalarni yaratishlari kerak, shunda ular "qismlarda" ishlaydi, vaqti-vaqti bilan to'xtatib turadi va boshqaruvni tizimga o'tkazadi, ya'ni. Rivojlanish jarayonida rejalashtiruvchining funktsiyalari ham bajariladi.
Afzalliklar bu yondashuv:
- noqulay vaqtda oqimning uzilishi istisno qilinadi;
– ma’lumotlardan bir vaqtda foydalanish muammosi hal etiladi, chunki har bir bajarish siklida vazifa ulardan faqat foydalanadi va boshqa hech kim ularni o'zgartira olmasligiga ishonch hosil qiladi;
- oqimdan oqimga o'tishning yuqori tezligi.
Kamchiliklari Bu qiyin dastur ishlab chiqish va dasturchining malakasiga qo'yiladigan talablarni oshirish, shuningdek, agar protsessor tasodifan yoki ataylab aylanib qolsa, bitta ipning protsessorni egallashi ehtimoli.
Oldini olish algoritmlari- tsiklik yoki aylanali rejalashtirish turi, bunda operatsion tizimning o'zi faol dasturni to'xtatish to'g'risida qaror qabul qiladi va u yoki bu mezonga muvofiq protsessorni bir vazifadan ikkinchisiga o'tkazadi. Bunday algoritmlarga ega tizimda dasturchi uning ilovasi boshqa vazifalar bilan bir vaqtda bajarilishi haqida tashvishlanmaydi. Masalan, UNIX, Windows NT/2000, OS/2 operatsion tizimlari. Bu sinfning algoritmlari ilovalarni yuqori unumli bajarishga qaratilgan.
Preemptiv algoritmlar kvantlash kontseptsiyasiga yoki ustuvor mexanizmga asoslanishi mumkin.
Kvantlashtirishga asoslangan algoritmlar. Har bir ipga protsessor vaqtining cheklangan uzluksiz qismi beriladi (uning qiymati 1 ms dan kam bo'lmasligi kerak - odatda bir necha o'n milodiy). Agar kvant tugasa, ip ishlaydigan holatdan tayyor holatga o'tkaziladi. Quanta barcha oqimlar uchun bir xil yoki boshqacha bo'lishi mumkin.
Kvantlarni ipga taqsimlashda turli xil printsiplardan foydalanish mumkin: bu kvantlar doimiy qiymatga ega bo'lishi yoki ipning hayotining turli davrlarida o'zgarishi mumkin. Masalan, ba'zi bir o'ziga xos oqim uchun birinchi kvant juda katta bo'lishi mumkin va unga ajratilgan har bir keyingi kvant qisqaroq davomiylikka ega bo'lishi mumkin (belgilangan chegaralarga qisqartirish). Bu qisqaroq iplar uchun afzallik yaratadi va uzoq davom etadigan vazifalar fonga o'tadi. Yana bir tamoyil kiritish-chiqarish operatsiyalarini tez-tez bajaradigan jarayonlar ularga ajratilgan vaqt oralig'idan to'liq foydalanmasligiga asoslanadi. Ushbu adolatsizlikning o'rnini qoplash uchun bunday jarayonlardan boshqa iplar ustidan imtiyozlarga ega bo'lgan alohida navbat tuzilishi mumkin. Bajarish uchun navbatdagi ipni tanlashda bu navbat avval skanerdan o'tkaziladi va agar u bo'sh bo'lsa, umumiy navbatdan bajarishga tayyor bo'lgan ip tanlanadi.
Ushbu algoritmlar vazifalar haqida hech qanday oldingi ma'lumotdan foydalanmaydi. Xizmatni farqlash Ushbu holatda tizimdagi oqimning "mavjudlik tarixi" ga asoslanadi.
Rejalashtirishning ikkinchi muammosi (keyingi ipni bajarishni tanlash printsipi) nuqtai nazaridan algoritmlarni shartli ravishda sinflarga bo'lish mumkin: ustuvor bo'lmagan va ustuvor algoritmlar. Ustuvor bo'lmagan texnik xizmat ko'rsatish bilan keyingi vazifa ularning nisbiy ahamiyati va texnik xizmat ko'rsatish vaqtini hisobga olmagan holda ma'lum bir oldindan belgilangan tartibda tanlanadi. Ustuvor fanlarni amalga oshirishda ba'zi vazifalar ijro holatiga kirish uchun ustuvorlik beriladi.
Keling, eng keng tarqalgan rejalashtirish fanlarini ko'rib chiqaylik.
Birinchi kelgan, birinchi xizmat. Protsessor FIFO (First In First Out) tamoyili yordamida ajratiladi, ya'ni. xizmat ko'rsatish uchun so'rovlarni qabul qilish tartibida. Bu yondashuv “hisob-kitoblarni iloji boricha ular paydo bo'ladigan tartibda yakunlash” strategiyasini amalga oshirish imkonini beradi. Bajarish paytida bloklangan vazifalar tayyor holatga kelgandan so'ng, hali bajarilmagan vazifalar oldida navbatga qo'yiladi. Shunday qilib, ikkita navbat yaratiladi: biri hali bajarilmagan vazifalar, ikkinchisi esa kutilayotgan holatdan o'tgan vazifalar.
Bu intizom, vazifalar protsessorni ixtiyoriy ravishda bo'shatganda, oldindan belgilanmagan sifatida amalga oshiriladi.
Qadr-qimmat Ushbu algoritmni amalga oshirish oson. Kamchilik- og'ir yuk ostida, qisqa vazifalar tizimda uzoq vaqt kutishga majbur bo'ladi. Quyidagi yondashuv bu kamchilikni bartaraf etadi.
Eng qisqa jarayon birinchi bo'lib xizmat qiladi. Ushbu algoritmga ko'ra, o'z ishini bajarish uchun zarur bo'lgan minimal taxminiy vaqtga ega bo'lgan ip bajarilish yonida tayinlanadi. Bu erda tugallanishidan oldin oz vaqt qolgan iplarga ustunlik beriladi. Bu tizimda kutilayotgan vazifalar sonini kamaytiradi. Kamchilik taxminiy vaqtlarni oldindan bilish zarurati, bu har doim ham mumkin emas. Taxminiy taxmin sifatida, ba'zi hollarda siz ipning oxirgi nazoratni qabul qilish uchun sarflagan vaqtidan foydalanishingiz mumkin.
Algoritm imtiyozsiz, ustuvorliksiz toifaga kiradi.
Nomlangan algoritmlar, agar foydalanuvchi tizim javob berishini kutmasa, ommaviy ish rejimlari uchun ishlatilishi mumkin. Interaktiv hisoblash uchun, birinchi navbatda, maqbul javob vaqtini va ko'p terminalli tizimlar uchun teng xizmatni ta'minlash kerak. Bitta foydalanuvchi tizimlar uchun, to'g'ridan-to'g'ri ishlaydigan dasturlar fondagi ishlarga qaraganda yaxshiroq javob berish vaqtlariga ega bo'lishi maqsadga muvofiqdir. Bundan tashqari, ba'zi ilovalar foydalanuvchining to'g'ridan-to'g'ri shovqinisiz ishlayotganda, protsessor vaqtining o'z ulushini olish kafolatlanishi kerak (masalan, elektron pochta dasturi). Bunday muammolarni hal qilish uchun ustuvor xizmat usullari va kvantlash tushunchasi qo'llaniladi.
Karusel intizomi, yoki dumaloq – R.R.(Round Robin). Bu intizom preemptiv algoritmlarga ishora qiladi va kvantlashtirishga asoslanadi. Har bir vazifa protsessor vaqtini qismlarga bo'lib oladi - kvantlar. Vaqt kvanti tugagandan so'ng, vazifa protsessordan chiqariladi va bajarishga tayyor bo'lgan jarayonlar navbatining oxiriga qo'yiladi va keyingi vazifa protsessor tomonidan xizmat ko'rsatish uchun qabul qilinadi. Tizimning optimal ishlashi uchun vazifalarga vaqt bo'laklari ajratilgan qonunni to'g'ri tanlash kerak.
Kvant qiymati foydalanuvchi so'rovlariga qabul qilinadigan tizim javob vaqti (ularning eng oddiy so'rovlari uzoq kutishlarga olib kelmasligi uchun) va tez-tez o'zgarib turadigan vazifalar uchun qo'shimcha xarajatlar o'rtasidagi kelishuv sifatida tanlanadi. To'xtatilganda, OT joriy jarayon haqida etarlicha katta hajmdagi ma'lumotlarni saqlashi, bekor qilingan vazifaning dastagini navbatga qo'yishi va yangi vazifaning kontekstini yuklashi kerak. Kichkina vaqt oralig'i va tez-tez o'zgartirishlar bilan bunday qo'shimcha xarajatlarning nisbiy ulushi katta bo'ladi va bu butun tizimning ishlashini pasaytiradi. Agar vaqt oralig'i katta bo'lsa va tayyor vazifalarning navbati ko'paysa, tizimning javobi yomonlashadi.
Ba'zi operatsion tizimlarda vaqt bo'limining qiymatini yoki uning qiymatlarining ruxsat etilgan diapazonini aniq belgilash mumkin. Masalan, OS/2 da CONFIG.SYS fayli vaqt tilim uchun minimal va maksimal qiymatlarni belgilash uchun TIMESLICE operatoridan foydalanadi: TIMESLICE=32,256 vaqt kesimini 32 dan 256 millisekundgacha o'zgartirish mumkinligini bildiradi.
Ushbu xizmat intizomi eng keng tarqalganlaridan biridir. Ba'zi hollarda, OT aylanali rejalashtirish intizomini aniq qo'llab-quvvatlamasa, bunday texnik xizmat sun'iy ravishda tashkil etilishi mumkin. Misol uchun, ba'zi RTOS mutlaq ustuvorliklar bilan rejalashtirishdan foydalanadi va ustuvorliklar teng bo'lganda, navbat tamoyili qo'llaniladi. Ya'ni, faqat ustunlikka ega bo'lgan vazifa vazifani bajarishdan olib tashlashi mumkin. Agar kerak bo'lsa, xizmatni teng va teng ravishda tashkil qiling, ya'ni. Barcha ishlar bir xil vaqt oralig'ini olishini ta'minlash uchun tizim operatori bunday xizmatni o'zi amalga oshirishi mumkin. Buni amalga oshirish uchun barcha foydalanuvchi vazifalariga bir xil ustuvorliklarni belgilash va bitta yuqori ustuvor vazifani yaratish kifoya, bu esa belgilangan vaqt oralig'ida taymerda bajarilishini rejalashtirishdan boshqa hech narsa qilmasligi kerak. Bu vazifa faqat joriy dasturni bajarishdan olib tashlaydi, u navbatning oxiriga o'tadi va vazifaning o'zi darhol protsessorni tark etadi va uni navbatdagi keyingi jarayonga beradi.
Eng sodda tarzda amalga oshirishda, karusel xizmati intizomi barcha ishlar bir xil ustuvorlikka ega ekanligini nazarda tutadi. Agar ustuvor xizmat ko'rsatish mexanizmini joriy qilish zarur bo'lsa, ustuvorliklarga qarab, odatda, bir nechta navbatlar tashkil etiladi va pastroq navbatga xizmat ko'rsatish faqat yuqori ustuvor navbat bo'sh bo'lganda amalga oshiriladi. Bu algoritm OS/2 va Windows NT tizimlarida rejalashtirish uchun ishlatiladi.
Prioritetlarga muvofiq rejalashtirish.
Ko'pgina preemptiv algoritmlar asosidagi muhim tushuncha bu preemptiv xizmatdir. Bunday algoritmlar oqim deskriptorida topilgan ma'lumotlardan foydalanadi - uning ustuvorligi. Turli tizimlar ustuvorlikni boshqacha belgilaydi. Ba'zi tizimlarda eng yuqori ustuvor qiymat raqamli ko'rib chiqilishi mumkin eng yuqori qiymat, boshqalarda, aksincha, eng yuqori ustuvorlik nol deb hisoblanadi.
Odatda, ipning ustuvorligi ip ishlayotgan jarayonning ustuvorligi bilan bevosita bog'liq. Jarayon ustuvorligi Jarayon tizimli yoki amaliymi, jarayonni boshlagan foydalanuvchining holati qanday va foydalanuvchining ma'lum bir ustuvorlikni belgilash bo'yicha aniq ko'rsatmasi mavjudmi yoki yo'qligini hisobga olgan holda, u yaratilganda operatsion tizim tomonidan tayinlanadi. jarayonga. Prioritet qiymati jarayon dastagiga kiritilgan va uning iplariga ustuvorlikni belgilashda foydalaniladi. Agar ip foydalanuvchi buyrug'i bilan emas, balki tizim qo'ng'irog'ini bajaradigan boshqa oqim natijasida boshlangan bo'lsa, u holda OS unga ustuvorlikni belgilash uchun tizim chaqiruvining parametrlarini hisobga olishi kerak.
Ilgari tavsiflangan algoritmlar bo'yicha dasturga texnik xizmat ko'rsatishni rejalashtirishda tizimdagi yukning ortishi (ayniqsa RTOSda) tufayli ba'zi nazorat yoki boshqaruv vazifalarini uzoq vaqt davomida amalga oshirib bo'lmaydigan vaziyat yuzaga kelishi mumkin. Bundan tashqari, bunday vazifalarning o'z vaqtida bajarilmasligining oqibatlari ba'zi dasturlarni yuqoriroq ustuvorlik bilan bajarmaslikdan ko'ra jiddiyroq bo'lishi mumkin. Bunday holda, "favqulodda" vazifalarning (qayta ishlash muddati tugagan) ustuvorligini vaqtincha o'zgartirish va bajarilgandan so'ng oldingi qiymatni tiklash tavsiya etiladi. Dinamik ravishda ustuvorliklarni o'zgartirish mexanizmlarini joriy etish foydalanuvchilarning qisqa so'rovlariga tezroq tizim javobini amalga oshirish imkonini beradi (bu interaktiv ish paytida muhim), lekin shu bilan birga har qanday so'rovlarning bajarilishini kafolatlaydi.
Shunday qilib, ustuvorlik bo'lishi mumkin statik(sobit) yoki dinamik(tizimni undagi vaziyatga qarab o'zgartirish). Deb nomlangan asosiy ip ustuvorligi bevosita uni yaratgan jarayonning asosiy ustuvorligiga bog'liq. Ba'zi hollarda, tizim, masalan, protsessor uchun ajratilgan vaqt oralig'i to'liq ishlatilmagan bo'lsa, ipning ustuvorligini (va turli darajalarda) oshirishi yoki aks holda ustuvorlikni kamaytirishi mumkin. Masalan, OT klaviaturadan kiritishni kutayotgan iplarga ko'proq, diskdagi operatsiyalarni bajaruvchi iplarga kamroq ustunlik beradi. Dinamik ustuvorlik mexanizmidan foydalanadigan ba'zi tizimlarda ustuvorlikni o'zgartirish uchun ancha murakkab formulalar qo'llaniladi, ularda asosiy ustuvorliklar qiymatlari, kompyuter tizimining yuklanish darajasi, foydalanuvchi tomonidan belgilangan boshlang'ich ustuvorlik qiymati va boshqalar kiradi. .
Ustivor rejalashtirishning ikki turi mavjud: texnik xizmat ko'rsatish nisbiy ustuvorliklar bilan va xizmat mutlaq ustuvorliklar bilan. Ikkala holatda ham bajarish uchun ipni tanlash bir xil tarzda amalga oshiriladi - eng yuqori ustuvorlikka ega bo'lgan ip tanlanadi va faol ipni o'zgartirish momenti boshqacha aniqlanadi. Nisbatan ustuvor tizimda faol ip protsessordan chiqmaguncha ishlaydi (yoki kutadi, xatolik yuzaga keladi yoki ip tugaydi). Mutlaq ustuvorliklarga ega bo'lgan tizimda faol ipning uzilishi, ko'rsatilgan sabablarga qo'shimcha ravishda, agar tayyor iplar qatorida faoldan yuqoriroq ustunlikka ega bo'lgan ip paydo bo'lsa ham sodir bo'ladi. Keyin ishlaydigan ip uzilib, tayyor holatga keltiriladi.
Nisbatan ustuvor rejalashtirishga ega tizim kommutatsiya xarajatlarini kamaytiradi, ammo bitta vazifa protsessorni uzoq vaqt egallashi mumkin. Ushbu xizmat rejimi vaqt almashish va real vaqt tizimlari uchun mos emas, lekin paketli ishlov berish tizimlarida (masalan, OS/360) keng qo'llaniladi. Mutlaq ustuvor rejalashtirish hodisalarga tezkor javob berish muhim bo'lgan ob'ektlarni boshqarish tizimlari uchun javob beradi.
Aralash rejalashtirish turi ko'pgina operatsion tizimlarda qo'llaniladi: ustuvorlikka asoslangan rejalashtirish algoritmlari kvantlash tushunchasi bilan birlashtirilgan.
TA’LIM AMALOT TIZIMI MODULINI ISHLAB CHIQISH
fan bo'yicha kurs dizayni uchun
"OS"
kunduzgi talabalar uchun
yo'nalishlari
KIRISH 4
1. Nazariy bo‘lim. 4
1.1. Jarayonni boshqarish quyi tizimi. 4
1.1.1. Kontekst va jarayonni boshqarish. 5
1.1.2. Jarayonni rejalashtirish algoritmlari. 6
1.1.3. Preemptive va non-preemptive rejalashtirish algoritmlari. 9
1.1.4. Ta'lim operatsion tizimining jarayonlarni boshqarish quyi tizimining jarayonlar modeli va funktsiyalari 12
1.2. Xotirani boshqarish quyi tizimi.. 17
1.2.1. Sahifani taqsimlash. 18
1.2.2. Segment taqsimoti. 22
1.2.3. Sahifa segmentlarini taqsimlash. 23
1.2.4. Sahifani almashtirish algoritmlari. 24
1.3. Fayl boshqaruvi. o'ttiz
1.3.1. Fayl nomlari. o'ttiz
1.3.2. Fayl turlari. 32
1.3.3. Jismoniy tashkilot va fayl manzili. 33
2. Kurs loyihasini bajarish tartibi. 38
3. Vazifalar uchun variantlar. 39
Bibliografiya 42
ILOVA A... 43
KIRISH
Kurs loyihasining maqsadi: o'rganish nazariy asos operatsion tizim modullarini qurish. Operatsion tizimning bir qismi bo'lgan dasturni ishlab chiqishda amaliy ko'nikmalarga ega bo'ling.
Nazariy bo'lim
Mustaqil kompyuterning operatsion tizimining funktsiyalari odatda OT boshqaradigan mahalliy resurslar turlariga yoki barcha resurslarga taalluqli maxsus vazifalarga ko'ra guruhlanadi. Ba'zan bunday funktsiyalar guruhlari quyi tizimlar deb ataladi. Eng muhim quyi tizimlar jarayon, xotira, fayl va tashqi qurilmalarni boshqarish quyi tizimlari, barcha resurslar uchun umumiy bo'lgan quyi tizimlar esa foydalanuvchi interfeysi, ma'lumotlarni himoya qilish va boshqaruv quyi tizimlari hisoblanadi.
Jarayonni boshqarish quyi tizimi
Kompyuterning ishlashiga bevosita ta'sir ko'rsatadigan operatsion tizimning eng muhim qismi jarayonni boshqarish quyi tizimidir. Har bir yangi yaratilgan jarayon uchun OT jarayonning kompyuter tizimi resurslariga bo'lgan ehtiyoji, shuningdek, unga haqiqatda ajratilgan resurslar to'g'risidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan tizim axborot tuzilmalarini yaratadi. Shunday qilib, jarayonni tizim resurslarini iste'mol qilish uchun ba'zi dastur sifatida ham aniqlash mumkin.
Jarayonni amalga oshirish uchun operatsion tizim unga jarayonning kodi va ma'lumotlarini joylashtirish uchun RAM maydonini belgilashi va protsessorning kerakli vaqtini ta'minlashi kerak. Bundan tashqari, jarayon fayllar va I/U qurilmalari kabi resurslarga kirishni talab qilishi mumkin.
Ko'p vazifali tizimda jarayon uchta asosiy holatdan birida bo'lishi mumkin:
RUNNING - jarayonning faol holati, bu jarayon davomida barcha zarur resurslar mavjud va bevosita protsessor tomonidan bajariladi;
KUTISH - bu jarayonning passiv holati, jarayon bloklangan, u o'zining ichki sabablariga ko'ra bajarolmaydi, u qandaydir hodisaning sodir bo'lishini kutadi, masalan, kiritish-chiqarish operatsiyasining tugashi, boshqa jarayondan xabar olish , yoki unga kerak bo'lgan ba'zi resursni chiqarish;
READY ham jarayonning passiv holatidir, lekin bu holda jarayon unga tashqi holatlar tufayli bloklanadi: jarayonda buning uchun zarur bo‘lgan barcha resurslar mavjud, u bajarishga tayyor, lekin protsessor boshqa jarayonni bajarish bilan band.
Hayotiy tsikl davomida har bir jarayon ma'lum bir operatsion tizimda amalga oshirilgan jarayonni rejalashtirish algoritmiga muvofiq bir holatdan ikkinchi holatga o'tadi. Oddiy jarayon holati grafigi 1.1-rasmda ko'rsatilgan.
1.1-rasm — Ko‘p vazifali muhitda jarayon holati grafigi
Yagona protsessorli tizimda ISHLAB CHIQISH holatida faqat bitta jarayon bo'lishi mumkin va KUTISH va TAYYOR holatlarning har birida bir nechta jarayonlar bo'lishi mumkin, bu jarayonlar mos ravishda kutish va tayyor jarayonlarning navbatlarini tashkil qiladi.
Hayot davrasi jarayon READY holatidan boshlanadi, jarayon bajarilishga tayyor va o'z navbatini kutmoqda. Faollashtirilganda jarayon ISHLAB CHIQISH holatiga o'tadi va u protsessorning o'zini chiqarib tashlaguncha, biron bir hodisa uchun KUTISH holatiga o'tguncha yoki protsessordan majburan chiqarib yuborilmaguncha, masalan, ajratilgan quvvatning tugashi sababli unda qoladi. bu jarayon CPU vaqt kvanti. Ikkinchi holda, jarayon READY holatiga qaytadi. Jarayon kutilgan voqea sodir bo'lgandan keyin KUTISH holatidan bu holatga o'tadi.
O'qish uchun maqolalar:
Dasturlash asoslari. Jarayonni boshqarish
jarayonni izolyatsiya qilish;
Beshta asosiy hodisa jarayonni yaratishga olib keladi:
Odatda, OS yuklanganda bir nechta jarayonlar yaratiladi. Ulardan ba'zilari foydalanuvchilar bilan o'zaro aloqada bo'lgan va bajaradigan yuqori ustuvor jarayonlardir tayinlangan ish. Qolgan jarayonlar fon jarayonlari bo'lib, ular ma'lum foydalanuvchilar bilan bog'lanmagan, lekin maxsus funktsiyalarni bajaradi - masalan, elektron pochta, veb-sahifalar, chop etish, tarmoq orqali fayllarni uzatish, dasturlarni davriy ishga tushirish (masalan, diskni defragmentatsiya qilish) va hokazo. Fon jarayonlari demonlar deb ataladi.
Joriy jarayonning iltimosiga binoan yangi jarayon yaratilishi mumkin. Yangi jarayonlarni yaratish, bajarilayotgan vazifani o'zaro bog'liq, ammo shunga qaramay mustaqil, o'zaro ta'sir qiluvchi jarayonlar to'plami sifatida osongina shakllantirish mumkin bo'lgan hollarda foydalidir. Interaktiv tizimlarda foydalanuvchi klaviaturada buyruq terish yoki dastur belgisini ikki marta bosish orqali dasturni ishga tushirishi mumkin. Ikkala holatda ham yangi jarayon yaratiladi va unda dastur ishga tushiriladi. IN ommaviy qayta ishlash tizimlari meynfreymlarda foydalanuvchilar ishni topshiradilar (ehtimol masofaviy kirishdan foydalanish) va OT yangi jarayon yaratadi va kerakli resurslar bo'shatilganda navbatdagi ishni boshlaydi.
Texnik nuqtai nazardan, bu holatlarning barchasida yangi jarayon xuddi shunday shakllanadi: joriy jarayon yangi jarayonni yaratish uchun tizim so'rovini bajaradi. Jarayon va oqimlarni boshqarish quyi tizimi jarayonlarni zarur resurslar bilan ta'minlash uchun javobgardir. Operatsion tizim xotirada maxsus axborot tuzilmalarini saqlaydi, ularda har bir jarayonga qaysi resurslar ajratilganligini qayd etadi. U resurslarni yagona foydalanish yoki boshqa jarayonlar bilan birgalikda foydalanish uchun jarayonga belgilashi mumkin. Resurslarning bir qismi jarayon yaratilganda unga taqsimlanadi, ba’zilari esa jarayon davomida so‘rovlar asosida dinamik ravishda taqsimlanadi. bajarish vaqti. Resurslar jarayonga butun umri yoki faqat ma'lum bir davr uchun ajratilishi mumkin. Ushbu funktsiyalarni bajarayotganda, jarayonni boshqarish quyi tizimi javobgar bo'lgan boshqa OT quyi tizimlari bilan o'zaro ta'sir qiladi resurslarni boshqarish xotirani boshqarish quyi tizimi kabi, kirish/chiqish quyi tizimi, fayl tizimi.
Jarayonlarga aralashmaslik uchun resurslarni taqsimlash, shuningdek, bir-birining kodlari va ma'lumotlariga zarar etkaza olmadi, OS ning eng muhim vazifasi bir jarayonni boshqasidan ajratishdir. Buning uchun operatsion tizim har bir jarayonni alohida virtual manzil maydoni bilan ta'minlaydi, shuning uchun hech bir jarayon boshqa jarayonning buyruqlari va ma'lumotlariga bevosita kira olmaydi.
Jarayonlar va oqimlar mavjud bo'lgan OTda jarayon bitta protsessor vaqtidan tashqari barcha turdagi resurslarni iste'mol qilish so'rovi sifatida ko'rib chiqiladi. Ushbu muhim resurs operatsion tizim tomonidan boshqa ish birliklari - iplar o'rtasida taqsimlanadi, ular buyruqlar ketma-ketligini (bajarish iplari) ifodalaganligi sababli o'z nomini oldi. Bir ipning bajarilishidan ikkinchisiga o'tish natijasida amalga oshiriladi rejalashtirish Va jo'natish. Joriy oqimning qachon uzilishi va ishga ruxsat berilishi kerak bo'lgan ipni aniqlash ishiga rejalashtirish deyiladi. Mavzuni rejalashtirish jarayon va ip identifikatorlarida saqlanadigan ma'lumotlar asosida amalga oshiriladi. Rejalashtirishda u hisobga olinadi mavzu ustuvorligi, ularning navbatda kutish vaqti, to'plangan bajarish vaqti, I/U kirish intensivligi va boshqa omillar.
Dispetcherlik rejalashtirish natijasida topilgan yechimni amalga oshirishdan iborat, ya'ni. protsessorni bir ipdan ikkinchisiga almashtirishda. Tashish uch bosqichda amalga oshiriladi:
- joriy mavzu kontekstini saqlash;
- rejalashtirish natijasida tanlangan ip kontekstini yuklash;
- bajarish uchun yangi mavzuni ishga tushirish.
Tizim bir vaqtning o'zida bir nechta mustaqil vazifalarni bajarsa, qo'shimcha muammolar paydo bo'ladi. Mavzular sinxron ravishda paydo bo'lishi va ishlashiga qaramasdan, ular o'zaro ta'sir qilishi kerak bo'lishi mumkin, masalan, ma'lumotlar almashinuvi. Bir-biri bilan muloqot qilish uchun jarayonlar va oqimlar keng imkoniyatlardan foydalanishi mumkin: quvurlar (UNIX da), pochta qutilari (Windows), masofaviy protsedura chaqiruvlari, rozetkalar (Windowsda ular turli mashinalardagi jarayonlarni bog'laydi). Resurslarni almashishda yuzaga keladigan poyga sharoitlarini (bir nechta ish zarrachalari bir xil faylni o'zgartirishga harakat qiladigan), blokirovkalarni va boshqa to'qnashuvlarni oldini olish uchun ip tezligining mos kelishi ham juda muhimdir.
Sinxronizatsiya iplar jarayon va iplarni boshqarish quyi tizimining eng muhim funksiyalaridan biridir. Zamonaviy operatsion tizimlar turli xil sinxronlash mexanizmlarini, jumladan semaforlarni, mutekslarni, muhim mintaqalarni va hodisalarni taqdim etadi. Bu mexanizmlarning barchasi jarayonlar bilan emas, balki iplar bilan ishlaydi. Shunday qilib, semaforda ip bloklanganda, bu jarayondagi boshqa iplar ishlashni davom ettirishi mumkin.
Jarayon har safar chiqqanda - quyidagi hodisalardan biri tufayli: normal chiqish, xatolikdan chiqish, halokatli xatolikdan chiqish, boshqa jarayon tomonidan o'ldirish - OS tizimdagi izlarini tozalash uchun choralar ko'radi. Jarayonni boshqarish quyi tizimi jarayonning kodlari, ma'lumotlari va tizim axborot tuzilmalari uchun ajratilgan RAM maydonlarini bo'shatib, jarayon ishlagan barcha fayllarni yopadi. Barcha mumkin bo'lgan OS navbatlari va tugatilayotgan jarayonga havolalari bo'lgan resurslar ro'yxati tuzatildi.
Yuqorida aytib o'tilganidek, qo'llab-quvvatlash uchun ko'p dasturlash, OT o'zi uchun protsessor va boshqa kompyuter resurslari bo'linadigan ichki ish birliklarini loyihalashi kerak. Savol tug'iladi: bu ish birliklari o'rtasidagi tub farq nima, ulardan foydalanish natijasida qanday multidasturlash effektini olish mumkin va qanday hollarda ushbu operatsion tizim ish birliklarini yaratish kerak?
Shubhasiz, kompyuter tizimining har qanday operatsiyasi qandaydir dasturni bajarishdan iborat. Shuning uchun ma'lum bir dastur kodi ham jarayon, ham bajariladigan modul shaklida chiqariladigan ip bilan bog'langan. Eng oddiy holatda, jarayon bitta ipdan iborat bo'lib, ba'zi zamonaviy operatsion tizimlarda hali ham shunday holat mavjud. Ko'p dasturlash bunday OTda u jarayon darajasida amalga oshiriladi. O'zaro ta'sir zarur bo'lganda, jarayonlar vositachi bo'lib, ularni jarayonlararo aloqa vositalari - kanallar, pochta ulushlari, umumiy xotira bo'limlari va boshqalar bilan ta'minlaydigan operatsion tizimga o'tadi.
Biroq, ip tushunchasiga ega bo'lmagan tizimlarda, jarayon doirasida parallel hisoblashlarni tashkil qilishda muammolar paydo bo'ladi. Va bunday ehtiyoj paydo bo'lishi mumkin. Gap shundaki, bitta jarayon hech qachon bitta dasturli rejimga qaraganda tezroq bajarilmaydi. Biroq, bitta jarayon ichida ishlaydigan dastur bo'lishi mumkin ichki parallellik, bu, qoida tariqasida, uning yechimini tezlashtirishi mumkin. Agar, masalan, dastur tashqi qurilmaga kirishni ta'minlasa, unda bu operatsiya davomida butun jarayonning bajarilishini blokirovka qilmaslik, balki dasturning boshqa bo'limida hisob-kitoblarni davom ettirish mumkin.
Bitta interaktiv ilova ichida bir nechta ishni parallel ravishda bajarish foydalanuvchi samaradorligini oshiradi. Shunday qilib, matn muharriri bilan ishlaganda, yangi matn yozishni matnning muhim qismini qayta formatlash, uni mahalliy yoki uzoq diskda saqlash kabi uzoq operatsiyalar bilan birlashtira olish maqsadga muvofiqdir.
Dasturni yozish paytida pauza paytida avtomatik ravishda manba kodli fayllarni kompilyatsiya qila oladigan kompilyatorning kelajakdagi versiyasini tasavvur qilish qiyin emas. Shunda ogohlantirishlar va xato xabarlari real vaqt rejimida paydo bo'ladi va foydalanuvchi qaerda xato qilganini darhol ko'radi. Zamonaviy elektron jadvallar foydalanuvchi biror narsani o'zgartirishi bilanoq fonda ma'lumotlarni qayta hisoblash. Word protsessorlari matnni sahifalarga ajratadi, imlo va matnni tekshiradi grammatik xatolar, fonda yozish, matnni bir necha daqiqada saqlash va h.k. Bularning barchasida iplar hisoblashlarni parallellashtirish vositasi sifatida ishlatiladi.
Bu vazifalarni bitta jarayon ichida parallelizmni amalga oshiradigan dispetcherlik dasturini yozadigan dasturchiga topshirish mumkin edi. Biroq, bu juda qiyin va dasturning o'zi juda chalkash va disk raskadrovka qiyin bo'ladi.
Yana bir yechim - har bir parallel uchun bitta dastur uchun bir nechta jarayonlarni yaratish
Kompyuterning ishlashiga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qiluvchi har qanday zamonaviy multidasturli OTning asosiy quyi tizimlaridan biri bu jarayon va iplarni boshqarish quyi tizimidir. Ushbu quyi tizimning asosiy funktsiyalari:
jarayonlar va iplarni yaratish;
jarayonlar va iplarni zarur resurslar bilan ta'minlash;
jarayonni izolyatsiya qilish;
jarayonlar va iplarning bajarilishini rejalashtirish (umuman, biz vazifalarni rejalashtirish haqida ham gapirishimiz kerak);
iplarni yuborish;
jarayonlararo aloqani tashkil etish;
jarayonlar va iplarni sinxronlashtirish;
jarayonlar va iplarni tugatish va yo'q qilish.
1. Beshta asosiy hodisa jarayonni yaratishga olib keladi:
jarayonni yaratish bo'yicha ishlaydigan jarayonning so'rovini bajarish;
jarayonni yaratish uchun foydalanuvchi so'rovi, masalan, interaktiv tizimga kirishda;
ommaviy ishni boshlash;
operatsion tizim tomonidan har qanday xizmatlarning ishlashi uchun zarur bo'lgan jarayonni yaratish.
Odatda, OS yuklanganda bir nechta jarayonlar yaratiladi. Ulardan ba'zilari foydalanuvchilar bilan o'zaro aloqada bo'lgan va tayinlangan ishlarni bajaradigan yuqori ustuvor jarayonlardir. Qolgan jarayonlar fon jarayonlari bo'lib, ular ma'lum foydalanuvchilar bilan bog'lanmaydi, lekin maxsus funktsiyalarni bajaradi - masalan, elektron pochta, veb-sahifalar bilan bog'liq, muhr, fayl uzatish tomonidan tarmoq, dasturlarni davriy ishga tushirish (masalan, diskni defragmentatsiya qilish) va hokazo. Fon jarayonlari demonlar deb ataladi.
Yangi jarayon yaratilishi mumkin tomonidan joriy jarayonning so'rovi. Yangi jarayonlarni yaratish, bajarilayotgan vazifani o'zaro bog'liq, ammo shunga qaramay mustaqil, o'zaro ta'sir qiluvchi jarayonlar to'plami sifatida osongina shakllantirish mumkin bo'lgan hollarda foydalidir. Interaktiv tizimlarda foydalanuvchi klaviaturada buyruq terish yoki dastur belgisini ikki marta bosish orqali dasturni ishga tushirishi mumkin. Ikkala holatda ham yangi jarayon yaratiladi va ishga tushirish unda dasturlar mavjud. IN ommaviy qayta ishlash tizimlari meynfreymlarda foydalanuvchilar ishni topshiradilar (ehtimol masofaviy kirishdan foydalanish) va OT yangi jarayon yaratadi va kerakli resurslar bo'shatilganda navbatdagi ishni boshlaydi.
2. Texnik nuqtai nazardan, bu holatlarning barchasida yangi jarayon xuddi shu tarzda shakllanadi: joriy jarayon tizimni bajaradi. iltimos yangi jarayon yaratish uchun. Jarayon va oqimlarni boshqarish quyi tizimi jarayonlarni zarur resurslar bilan ta'minlash uchun javobgardir. Operatsion tizim xotirada maxsus axborot tuzilmalarini saqlaydi, ularda har bir jarayonga qaysi resurslar ajratilganligini qayd etadi. U resurslarni yagona foydalanish yoki boshqa jarayonlar bilan birgalikda foydalanish uchun jarayonga belgilashi mumkin. Resurslarning bir qismi jarayon yaratilganda unga taqsimlanadi, bir qismi esa dinamik ravishda taqsimlanadi tomonidan so'rovlar bajarish vaqti. Resurslar jarayonga butun umri yoki faqat ma'lum bir davr uchun ajratilishi mumkin. Ushbu funktsiyalarni bajarayotganda, jarayonni boshqarish quyi tizimi javobgar bo'lgan boshqa OT quyi tizimlari bilan o'zaro ta'sir qiladi resurslarni boshqarish xotirani boshqarish quyi tizimi kabi, kirish/chiqish quyi tizimi, fayl tizimi.
3. Jarayonlarga aralashmaslik uchun resurslarni taqsimlash, shuningdek, bir-birining kodlari va ma'lumotlariga zarar yetkaza olmaydi, OT ning eng muhim vazifasi bir jarayonni boshqasidan ajratishdir. Buning uchun operatsion tizim har bir jarayonni alohida virtual manzil maydoni bilan ta'minlaydi, shuning uchun hech bir jarayon boshqa jarayonning buyruqlari va ma'lumotlariga bevosita kira olmaydi.
4. Jarayonlar va oqimlar mavjud bo'lgan OTda jarayon bitta protsessor vaqtidan tashqari barcha turdagi resurslarni iste'mol qilish so'rovi sifatida ko'rib chiqiladi. Bu eng muhim manba operatsion tizim tomonidan boshqa ish birliklari o'rtasida taqsimlanadi - buyruqlar ketma-ketligini (bajarilish iplarini) ifodalaganligi sababli o'z nomini oldi. Bir ipning bajarilishidan ikkinchisiga o'tish natijasida amalga oshiriladirejalashtirish Vajo'natish . Ish tomonidan Joriy ipning uzilishi kerak bo'lgan momentni va ishlashga ruxsat berilishi kerak bo'lgan ipni aniqlash rejalashtirish deyiladi. Mavzuni rejalashtirish jarayon va ip identifikatorlarida saqlanadigan ma'lumotlar asosida amalga oshiriladi. Rejalashtirishda u hisobga olinadi mavzu ustuvorligi, ularning navbatda kutish vaqti, to'plangan bajarish vaqti, I/U kirish intensivligi va boshqa omillar.
5. Dispetcherlik rejalashtirish natijasida topilgan yechimni amalga oshirishdan iborat, ya'ni. protsessorni bir ipdan ikkinchisiga almashtirishda. Tashish uch bosqichda amalga oshiriladi:
joriy mavzu kontekstini saqlash;
bajarish uchun yangi mavzuni ishga tushirish.
6. Tizim bir vaqtning o'zida bir nechta mustaqil vazifalarni bajarsa, qo'shimcha muammolar paydo bo'ladi. Garchi iplar sinxron ravishda paydo bo'lsa va bajarilsa ham, ular o'zaro ta'sir qilishi kerak bo'lishi mumkin, masalan, ma'lumot almashishda. Bir-biri bilan aloqa qilish uchun jarayonlar va oqimlar keng imkoniyatlardan foydalanishi mumkin: kanallar (in UNIX), pochta qutilari ( Windows), masofaviy protsedura chaqiruvi, rozetkalar (in Windows turli mashinalarda jarayonlarni ulash). Poyga sharoitlarining oldini olish uchun ip tezligining mos kelishi ham juda muhim (bu erda bir nechta iplar bir xil o'zgartirishga harakat qiladi). fayl), resurslarni taqsimlashda yuzaga keladigan o'lik va boshqa to'qnashuvlar.
7. Sinxronizatsiya iplar jarayon va iplarni boshqarish quyi tizimining eng muhim funksiyalaridan biridir. Zamonaviy operatsion tizimlar turli xil sinxronlash mexanizmlarini, jumladan semaforlarni, mutekslarni, muhim mintaqalarni va hodisalarni taqdim etadi. Bularning hammasi mexanizmlar jarayonlar bilan emas, balki iplar bilan ishlash. Shuning uchun qachon oqim semafordagi bloklar, bu jarayondagi boshqa iplar ishlashni davom ettirishi mumkin.
8. Har safar jarayon tugaydi, – va bu quyidagi hodisalardan biri tufayli sodir bo'ladi: normal Chiqish, Chiqish tomonidan Xato, Chiqish tomonidan halokatli xato, boshqa jarayon tomonidan yo'q qilish - OS tizimdagi mavjudligining "izlarini tozalash" uchun choralar ko'radi. Jarayonni boshqarish quyi tizimi jarayonning kodlari, ma'lumotlari va tizim axborot tuzilmalari uchun ajratilgan RAM maydonlarini bo'shatib, jarayon ishlagan barcha fayllarni yopadi. Amalga oshirildi tuzatish barcha turdagi OS navbatlari va ro'yxati tugatilayotgan jarayonga havolalarni o'z ichiga olgan manbalar.
Mustaqil kompyuterning operatsion tizimining funktsiyalari odatda OT boshqaradigan mahalliy resurslar turlariga yoki barcha resurslarga taalluqli maxsus vazifalarga ko'ra guruhlanadi. Ba'zan bunday funktsiyalar guruhlari quyi tizimlar deb ataladi. Resurslarni boshqarishning eng muhim quyi tizimlari jarayon, xotira, fayl va tashqi qurilmalarni boshqarish quyi tizimlari, barcha resurslar uchun umumiy bo‘lgan quyi tizimlar esa foydalanuvchi interfeysi, ma’lumotlar xavfsizligi va boshqaruv quyi tizimlari hisoblanadi. Kompyuterning ishlashiga bevosita ta'sir ko'rsatadigan operatsion tizimning eng muhim qismi jarayonni boshqarish quyi tizimidir. Har bir yangi yaratilgan jarayon uchun OT jarayonning kompyuter tizimi resurslariga bo'lgan ehtiyoji, shuningdek, unga haqiqatda ajratilgan resurslar to'g'risidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan tizim axborot tuzilmalarini yaratadi. Shunday qilib, jarayonni tizim resurslarini iste'mol qilish uchun ba'zi dastur sifatida ham aniqlash mumkin. Ko'p dasturli operatsion tizimda bir vaqtning o'zida bir nechta jarayonlar mavjud bo'lishi mumkin. Ba'zi jarayonlar foydalanuvchilar va ularning ilovalari tashabbusi bilan yaratiladi, bunday jarayonlar odatda foydalanuvchi jarayonlari deb ataladi. Tizim jarayonlari deb ataladigan boshqa jarayonlar o'z vazifalarini bajarish uchun operatsion tizimning o'zi tomonidan ishga tushiriladi. Operatsion tizimning muhim vazifasi berilgan jarayonga ajratilgan resurslarni boshqa jarayonlardan himoya qilishdir. Ehtiyotkorlik bilan himoyalangan jarayon resurslaridan biri bu jarayon kodi va ma'lumotlar saqlanadigan operativ xotira sohalaridir. Operatsion tizim tomonidan jarayonga ajratilgan operativ xotiraning barcha sohalari to'plami uning manzil maydoni deb ataladi. Har bir jarayon OT tomonidan taqdim etilgan manzil maydonlarining himoyasiga ishora qilib, o'z manzil maydonida ishlaydi. Boshqa turdagi resurslar ham himoyalangan, masalan, fayllar, tashqi qurilmalar va boshqalar. Operatsion tizim nafaqat bitta jarayonga ajratilgan resurslarni himoya qila oladi, balki ularni almashishni tashkil qiladi, masalan, ma'lum bir hududga kirishga ruxsat beradi. \u200bxotira bir nechta jarayonlar orqali. Jarayonning ishlash muddati davomida uning bajarilishi ko'p marta to'xtatilishi va davom etishi mumkin. Jarayonning bajarilishini tiklash uchun uning ish muhiti holatini tiklash kerak. Operatsion muhitning holati registrlar va dastur hisoblagichlarining holati, protsessorning ishlash rejimi, fayllarni ochish uchun ko'rsatgichlar, tugallanmagan kiritish-chiqarish operatsiyalari haqidagi ma'lumotlar, berilgan jarayon tomonidan amalga oshirilgan tizim chaqiruvlarining xato kodlari va boshqalar bilan aniqlanadi. . d) Ushbu ma'lumot progress konteksti deb ataladi. Ularning aytishicha, jarayon o'zgarganda kontekstni almashtirish sodir bo'ladi. Shunday qilib, jarayonlarni boshqarish quyi tizimi jarayonlarning bajarilishini rejalashtiradi, ya'ni u tizimda bir vaqtning o'zida mavjud bo'lgan bir nechta jarayonlar o'rtasida protsessor vaqtini taqsimlaydi, jarayonlarni yaratadi va yo'q qiladi, jarayonlarni zarur tizim resurslari bilan ta'minlaydi, jarayonlar sinxronizatsiyasini ta'minlaydi, shuningdek, o'zaro ta'sirni ta'minlaydi. jarayonlar o'rtasida.
Yuklanmoqda...