Модели операционных систем

Ниже будем рассматривать некую модельную операционную систему. Будем считать, что этапы актуального цикла процесса разбиты на два блока. 1-ый блок — это размещение процесса, либо программки, в буфере ввода процессов (БВП). В этом буфере располагаются процессы от момента их формирования, либо ввода в систему, до начала обработки его центральным микропроцессором. 2-ой блок соединяет воединыжды Модели операционных систем состояния процесса, связанные с размещением процесса в буфере обрабатываемых процессов (БОП), т.е. будем считать, что все процессы, которые начали обрабатываться центральным микропроцессором, располагаются в данном буфере. Мы выделили конкретно два логических блока, т.к. эта модель отражает более общую картину. Процесс после его формирования не непременно сходу попадает на Модели операционных систем микропроцессор, а многие информационные системные структуры образуются только тогда, когда процесс начинает обрабатываться, соответственно, потому можно провести разделение по структурной организации. Размеры буферов в разных системах могут варьироваться.

Сейчас разглядим модели операционных систем того либо другого класса систем, и начнем мы рассмотрение моделипакетной однопроцессной системы (Рис. 69). В схожей системе актуальный Модели операционных систем цикл процесса состоит всего из 3-х шагов. 1-ый шаг — ожидание начала обработки, т.е. поступление процесса в очередь на начало обработки микропроцессором и ожидание им начала собственной обработки (процесс попадает в БВП). 2-ой шаг — обработка (переход из БВП в БОП). Завершающий шаг — окончание процесса, освобождение системных ресурсов. Данная система не Модели операционных систем имеет ожиданий готовых процессов либо ожиданий ввода-вывода — это однопроцессная система, которая обрабатывает один процесс, при этом все обмены синхронные, и процесс никогда не откладывается.

Рис. 69. Модель пакетной однопроцессной системы. 0 — поступление процесса в очередь на начало обработки ЦП (процесс попадает в БВП). 1 — начало обработки процесса на ЦП (из БВП в БОП Модели операционных систем). 2 — Окончание выполнения процесса, освобождение системных ресурсов.

Последующая модель — модель пакетной мультипроцессной системы(Рис. 70). Данная модель уже имеет более обеспеченный набор состояний процесса. Есть состояние ожидания начала обработки в БВП, после которого процесс попадает в БОП на обработку центральным микропроцессором. Так как мы рассматриваем модель пакетной системы, то обрабатываемый Модели операционных систем процесс может или закончиться, или перейти в состояние ожидания ввода-вывода (если процесс обращается к операции обмена). Когда процесс перебегает из состояния обработки на микропроцессоре, система может поставить на счет или процесс из БВП, или из очереди готовых на выполнение процессов зависимо от той либо другой реализованной стратегии. Соответственно, после Модели операционных систем того, как процесс окончил обмен, он меняет собственный статус и попадает в очередь на выполнение, из которой позднее он попадет опять на выполнение.

Рис. 70. Модель пакетной мультипроцессной системы. 0 — поступление процесса в очередь на начало обработки ЦП (процесс попадает в БВП). 1 — начало обработки процесса на ЦП (из БВП в Модели операционных систем БОП). 2 — процесс прекращает обработку ЦП из-за ожидания операции ввода-вывода, поступает в очередь окончания операции обмена (БОП). 3 — операция обмена завершена, и процесс поступает в очередь ожидания продолжения выполнения ЦП (БОП). 4 — выбирается процесс для выполнения на ЦП. 5 — окончание выполнения процесса, освобождение системных ресурсов.

Произведя в рассмотренной модели пакетной мультипроцессной Модели операционных систем системы маленькие конфигурации, можно получить модель операционной системы с разделением времени (Рис. 71). Структурно довольно добавить возможность перехода из состояния обработки центральным микропроцессором в очередь готовых на выполнение процессов. Т.е. система имеет возможность оборвать выполнение текущего процесса и поместить его в обозначенную очередь. Но такая модель не подразумевает свопинга, либо механизма Модели операционных систем откачки процесса во внешнюю память. В принципе, такую возможность можно также добавить в модель системы (Рис. 72), тогда возникает очередное состояние, характеризующее процесс, как откачанный во внешнюю память. Заметим, что в новое состояние могут перебегать процессы только из очереди готовых на выполнение процессов, а процессы, ожидающие окончания ввода-вывода Модели операционных систем, свопироваться не могут, по другому в системе будут «зависать» заказы на обмен.

Рис. 71. Модель ОС с разделением времени. 6 — процесс прекращает обработку ЦП, но в хоть какой момент может быть продолжен (истек квант времени ЦП, выделенный процессу). Поступает в очередь процессов, ожидающих продолжения выполнения центральным микропроцессором (БОП).

Рис. 72. Модель Модели операционных систем ОС с разделением времени (модификация). Заблокированный процесс может быть откачан (свопирован) на наружный носитель, а на освободившееся место может быть подкачен процесс с наружного носителя, который был откачен ранее, или взят новый.

Типы процессов

Рассматривая процесс в той либо другой операционной системе, можно найти, что встречается деление процессов на две категории Модели операционных систем: т.н. полновесные процессы и легковесные процессы, либо нити.

Полновесныепроцессы (время от времени их именуют просто процессы) — это те процессы, машинный код которых обладает эксклюзивными правами на владение оперативной памятью (т.е. это обычная однопроцессная программка).

Кандидатурой являются т.н. легковесные процессы, известные также как нити, — это процессы, которые могут работать вместе с другими процессами на Модели операционных систем общем пространстве оперативки. Обычно легковесные процессы реализуются снутри полновесного процесса.

Рис. 73. Типы процессов: однонитевая (а) и многонитевая (б) организации.

Тогда классическую однопроцессную программку, которую мы отнесли к полновесным процессам, можно сейчас переопределить как однонитевой процесс, т.е. этому процессу эксклюзивно выделена память, и снутри существует один набор команд, который обладает и Модели операционных систем работает в этой защищенной области памяти. Многонитевая организация предполагает выделение процессу защищенной области памяти, но снутри эта область доступна двум и поболее нитям.

Организуя многонитевые процессы, обычно преследуются последующие цели. Во-1-х, это понижение затратных расходов. Как отмечалось выше, смена контекста полновесных процессов является трудозатратной операцией Модели операционных систем. В то же время, смена контекста нитей в рамках 1-го процесса является более обычной задачей, так как не требуется полного переконфигурирования системы.

Также отметим, что многонитевые процессы отлично ложатся на современные многопроцессорные системы (к примеру, SMP-системы), т.е. в неких случаях при таковой организации увеличивается эффективность системы.

Не Модели операционных систем считая того, механизм нитевой организации позволяет производить взаимодействие нитей в рамках 1-го процесса, при этом адресное место, средством которого они ведут взаимодействие, остается защищенным от других процессов в системе.

Соответственно, перед операционной системой кроме управления полновесными процессами, планирования и выделения им ресурсов появляется задачка управления нитями.

Тогда определение процесса можно Модели операционных систем расширить. Процесс — это совокупа исполняемого кода с своим адресным местом, представляющее собой огромное количество виртуальных адресов, которые может использовать процесс, и назначенными ему ресурсами системы, и которая содержит хотя бы одну нить.

В заключение отметим, что многие современные операционные системы (как семейства Unix, так и Windows-системы, и др.) обеспечивают работу Модели операционных систем с нитями.

Контекст процесса

Говоря о разных механизмах, происходящих в системе, нередко затрагивался термин контекст процесса. Под контекстомпроцесса мы будем осознавать совокупа данных, характеризующих животрепещущее состояние процесса. Обычно контекст процесса состоит из нескольких компонент:

- пользовательская составляющая — это совокупа машинных команд и данных, которые охарактеризовывают выполнение данного процесса;

- системная составляющая, которая содержит внутри себя информацию Модели операционных систем об именовании, правах процесса, т.е. различного рода учетная системная информация, также содержит информацию о состоянии процесса в точке останова (содержимое регистров, опции процесса и пр.). Соответственно, о последнем имеет смысл гласить только тогда, когда процесс откачан. Во время выполнения процесса обычно молвят об аппаратной составляющей контекста (т.е это Модели операционных систем животрепещущее состояние регистров, животрепещущие опции процесса и пр.). Таким макаром, когда процесс обрабатывается на микропроцессоре, то животрепещуща аппаратная составляющая, когда процесс отложен — животрепещуща системная составляющая.


model-mnozhestvennoj-regressii.html
model-naibolee-razvitih-stran.html
model-normirovaniya-vneurochnoj-deyatelnosti-pedagogicheskogo-rabotnika-obsheobrazovatelnogo-uchrezhdeniya-pereshedshego-na-nsot.html