Процессы и потоки. Планирование и синхронизация

Создание и завершение процессов
3. Иерархия процессов
4. Состояния процесса
5. Обработка прерываний

программы (задачи) или ее части в совокупности с используемыми данными.

В общем случае процесс и программа представляют собой разные понятия. Программа – это план действий, а процесс – это само действие.
Понятие процесса включает программный код, данные, содержимое стека, содержимое адресного и других регистров процессора.
Для выполнения одной программы могут быть созданы несколько процессов.

а также не могли повредить коды и данные друг друга,

важнейшей задачей ОС является изоляция одного процесса от другого.
Для этого ОС обеспечивает каждый процесс отдельным виртуальным адресным пространством, так что ни один процесс не может получить прямого доступа к командам и данным другого процесса.

процесса выполнение нескольких потоков.
Традиционный подход, при котором каждый процесс

представляет собой единый поток выполнения, называется однопоточным подходом.

многозадачной (многопроцессной) обработкой.
Задача, оформленная в виде нескольких потоков в рамках

одного процесса, может быть выполнена быстрее за счет псевдопараллель-ного (или параллельного в мультипроцес-сорной системе) выполнения ее отдельных частей.

же процесса и совместно использовать ресурсы.
Потоки (нити) иногда называют облегченными

процессами или мини-процессами.

в одном из следующих состояний: ВЫПОЛНЕНИЕ, ОЖИДАНИЕ и ГОТОВНОСТЬ.
Пока

одна нить заблокирована, другая нить того же процесса может выполняться.

разделяют:
адресное пространство,
глобальные переменные,
открытые файлы,
таймеры,
семафоры,
статистическую

информацию.

когда для него операционной системой будет создан процесс. Создать процесс

- это значит:
создать информационные структуры, описывающие данный процесс, то есть его дескриптор и контекст;
включить дескриптор нового процесса в очередь готовых процессов;
загрузить кодовый сегмент процесса в оперативную память или в область свопинга.

и продолжено.
Для того, чтобы возобновить выполнение процесса, необходимо восстановить

состояние его операционной среды.
Состояние операционной среды отображается состоянием регистров, программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информацией о незавершенных операциях ввода-вывода и т.д. Эта информация называется контекстом процесса.

состояние процесса,
данные о степени привилегированности процесса,
место нахождения кодового

сегмента и другая информация.
Такую информацию называют дескриптором процесса.

больше не планирует выделение каких-либо ресурсов процессу.
Сбор статистики о потреблённых

процессом ресурсах с последующим удалением процесса из памяти.

лимита отведённого программе времени
Выход за пределы отведённой области памяти
Неверная команда

(данные интерпретируются как команды)
Ошибка защиты
Завершение родительского процесса
Ошибка ввода/вывода
Вмешательство оператора

реального времени.
По генеалогическому признаку различают
порождающие
порожденные процессы.

и на многих процессорах по одному или разным алгоритмам, то

есть они имеют разные трассы)
тождественные (реализуются по одному и тому же алгоритму, но имеют разные трассы)
равные процессы (реализуются по одной программе и имеют одинаковые трассы)

точки, в которых существуют оба процесса, и точки, в которых

существует только один процесс).

процессоре)
внешние (реализуются на внешних процессорах).
По принадлежности к операционной системе процессы

бывают
системные (исполняют программу из состава операционной системы) и
пользовательские.

информационную);
изолированные – слабо связанные;
информационно-независимые – использующие совместные ресурсы, но имеющие

собственные информационные базы;
взаимодействующие – имеющие информационные связи и разделяющие общие структуры данных;
взаимосвязанные по ресурсам;
конкурирующие.

одном из трех основных состояний:
Выполнение
Ожидание
Готовность

ВЫПОЛНЕНИЕ - активное состояние процесса, во

время которого процесс обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором;

выполняться по своим внутренним причинам, он ждет осуществления некоторого события,

например, завершения операции ввода-вывода, получения сообщения от другого процесса, освобождения какого-либо необходимого ему ресурса;

процесс заблокирован в связи с внешними по отношению к нему

обстоятельствами: процесс имеет все требуемые для него ресурсы, он готов выполняться, однако процессор занят выполнением другого процесса.

в другое в соответствии с алгоритмом планирования процессов, реализуемым в

данной операционной системе.
В состоянии ВЫПОЛНЕНИЕ в однопроцессорной системе может находиться только один процесс, а в каждом из состояний ОЖИДАНИЕ и ГОТОВНОСТЬ - несколько процессов, эти процессы образуют очереди соответственно ожидающих и готовых процессов.

события.
При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается и управление

передаётся обработчику прерывания.
Обработчик прерывания реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код.

— события, которые исходят от внешних источников (например, периферийных устройств)

и могут произойти в любой произвольный момент. Возникновение в системе такого прерывания трактуется как запрос на прерывание (Interrupt request, IRQ);
внутренние — события в самом процессоре как результат нарушения каких-то условий при исполнении машинного кода: деление на ноль, переполнение стека или недопустимый код операции;
программные (частный случай внутреннего прерывания, исключения) — инициируются исполнением специальной инструкции в коде программы.

ввод/вывод с обработкой данных в центральном процессоре и в результате

повышает общую производительность системы.

прерывания).
Для того чтобы связать адрес обработчика прерывания с номером прерывания,

используется таблица векторов прерываний.

в BIOS.
Современная операционная система, во время своей загрузки, может

заменить эти обработчики своими.