24552

Что такое вычислительный процесс, поток. Состояния процесса

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Что такое вычислительный процесс поток Состояния процесса.Планирование процессов и потоков. Понятия процесс и поток. Для реализации многозадачности необходимо определить каким образом ОС будет разделять между задачами процессор и другие ресурсы компьютера.

Русский

2013-08-09

72.89 KB

14 чел.

Вопрос 15. Что такое вычислительный процесс, поток? Состояния процесса.

§4.2.1.Планирование процессов и потоков.

Понятия «процесс» и «поток».

Для реализации многозадачности необходимо определить, каким образом ОС будет разделять между задачами процессор и другие ресурсы компьютера. С этой целью было введено понятие последовательного процесса или просто процесса. 

Процесс – некая последовательность действий, выполняемая процессором с привлечением необходимых ресурсов (памяти, внешних устройств и т. д.). Процесс определяется программой, соответствующей данной задаче.

Программа представляет собой последовательность команд (поток команд). После запуска программы она загружается из внешней памяти компьютера в оперативную и ставится на выполнение процессором. Каждая команда занимает в памяти по конкретным физическим адресам одну или несколько ячеек памяти (байтов). Процессор последовательно выбирает команды из памяти и их выполняет. Для выборки команд из памяти используется специальный регистр, называемый программным счетчиком (program counterPC), который содержит адрес текущей команды. Регистры процессора и переменные в оперативной памяти содержат текущие данные программы. Во время своей работы программа может использовать и другие ресурсы компьютера: открытые файлы, внешние устройства и т. д.

В литературе используется и такое определение процесса. Процесс (задача) – это выполнение отдельной программы с ее данными на последовательном процессоре.

Примеры процессов (задач): выполнение прикладных программ пользователей, утилит и других системных обрабатывающих программ, трансляция исходной программы, ее компоновка, исполнение. Причем трансляция какой-нибудь исходной программы является одним процессом, а трансляция следующей исходной программы – другим процессом, поскольку, хотя транслятор как объединение программных модулей здесь выступает как одна и та же программа, но данные, которые он обрабатывает, являются разными.

Процесс представляет собой обособленное явление, что необходимо для того, чтобы защитить один процесс от влияния другого, поскольку они совместно используют ресурсы компьютера и конкурируют друг с другом за обладание ими. ОС считает процессы совершенно не связанными друг с другом и берет на себя роль арбитра в спорах процессов за ресурсы. Каждый процесс имеет собственные (рис. 4.2): виртуальное адресное пространство; глобальные переменные; открытые файлы; внешние устройства; состояние; программный счетчик РС; регистры процессора; стек.

Рис. 4.2. Выполнение процесса на процессоре

Таким образом, процесс реализует две главные концепции: группирование ресурсов для программы и выполнение программы на процессоре.

Выделяют три основных состояния процесса:

Готовность – все необходимые ресурсы для процесса выделены, он готов выполняться, однако процессор занят выполнением другого процесса.

Выполнение – активное состояние процесса, во время которого процесс обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором.

Ожидание – процесс заблокирован и не может выполняться до осуществления некоторого события, например, завершения операции ввода-вывода, получения сообщения от другого процесса, освобождения какого-либо необходимого ему ресурса.

В ходе жизненного цикла каждый процесс переходит из одного состояния в другое, в соответствии с алгоритмом планирования процессов, реализуемым в данной операционной системе.

Рассмотренная трактовка термина «процесс» существовала долгое время, пока не возникла необходимость в организации параллельной обработки в рамках одного процесса (приложения, программы). Для реализации этой необходимости было введено новое понятие – поток или нить (thread).

В новой трактовке понятие процесс меняет смысл. В операционных системах, где существуют и процессы, и потоки, процесс рассматривается операционной системой как заявка на потребление всех видов ресурсов, кроме одного – процессорного времени. Этот последний важнейший ресурс распределяется операционной системой между потоками. Процессу ОС выделяет область памяти и другие ресурсы, которые совместно используются всеми его потоками. В простейшем случае процесс состоит только из одного потока. Поток получил свое название благодаря тому, что он представляет собой последовательность (поток) выполняемых команд программы. В рамках одного процесса может функционировать множество потоков, которые разделяют между собой (рис. 4.3): единое адресное пространство процесса; глобальные переменные; открытые файлы; внешние устройства и т.д.

При этом каждый из потоков имеет собственные: программный счетчик; регистры процессора; стек; состояние.

Например, при работе текстового редактора (один процесс) квазипараллельно выполняются три потока: ввод данных пользователя с клавиатуры, переформатирование документа, периодическое автосохранение документа.

Многопоточность в рамках одного процесса (приложения) позволяет повысить эффективность работы приложения. Например, в рассмотренном примере, при попытке записи на диск, если он занят другим процессом, ОС может не выполнять переключение на другой процесс, а поставить на выполнение другой поток выполняемого процесса.

Рис. 4.3. Выполнение потока текущего процесса на процессоре


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20643. Термодинамическая картина мира (II). Второе начало термодинамики 73 KB
  Теплопроводность приводит к все большему выравниванию температур до тех пор пока распределение температуры во всех точках пространства рассматриваемой изолированной системы не станет одинаковым. Энтропия таким образом характеризует состояние системы. Действительно так же как каждому уровню высоты над поверхностью Земли отвечает своя потенциальная энергия так и каждому состоянию термодинамической системы отвечает своя энтропия. Как работа в поле тяжести потенциальном поле не зависит от вида пути а зависит только от изменения...
20644. Термодинамическая картина мира (III). Стрела времени 53.5 KB
  Стрела времени 1. Стрела времени3. в принципе невозможно проследить в течение незначительного интервала времени за движением отдельной молекулы. Так же невозможно точно определить координаты и скорости всех молекул макроскопического тела одновременно в данный момент времени.
20645. Электромагнитная картина мира (ЭМКМ) 55 KB
  Теория электромагнитного поля Максвелла3. замечательно еще и тем что вместе с ним в науку вошло понятие поля. Силовой характеристикой электростатического поля является его напряженность. Силовой характеристикой магнитного поля является напряженность .
20646. Специальная теория относительности. Основные идеи общей теории относительности 56 KB
  Возникает вопрос: будут ли ИСО равноправны не только с точки зрения механики но и с точки зрения физики в целом Всегда ли верны представления классической механики и в частности преобразования Галилея Большой вклад в решение этого вопроса внесли исследования природы света и законов его распространения. были проведены довольно точные опыты по измерению скорости света. Сразу же возник вопрос: в какой системе отсчета В результате опытов Майкельсона было установлено что скорость света в вакууме во всех системах отсчета независимо от...
20647. Квантово-полевая картина мира (КПКМ) 60 KB
  Квантовополевая картина мира КПКМ 1. Основные понятия и принципы КПКМ Контрольные вопросыЛитература В основе современной КПКМ лежит новая физическая теория квантовая механика описывающая состояние и движение микрообъектов. Основные понятия и принципы КПКМ Как и все предшествующие картины Мира КПКМ представляет собой процесс дальнейшего развития и углубления наших знаний о сущности физических явлений. Процесс становления и развития КПКМ продолжается и прошел уже ряд стадий в частности: 1 утверждение корпускулярноволновых...
20648. Философские воззрения Бердяева Н. А. 44.5 KB
  Бердяев Николай Алексеевич 1874 1948 философ представитель русского экзистенциализма социолог историк публицист. В своём творчестве Бердяев прошёл этапы увлечения социализмом ранние годы затем переход к позициям трансцендентального идеализма и критике марксизма и впоследствии погружение в идеи религиозной философии. По признанию самого Бердяева центральной темой для его творчества практически всегда являлась свобода рассмотрение которой присутствовало во многих его работах.
20649. Философские идеи русского космизма 53.5 KB
  Его волнует поиск смысла жизни не для отдельной личности а для всего общества. По мнению философа цель будущего человечества воскрешение предков в душе и во плоти но отнюдь не для Страшного суда и последующей божественной вечной жизни а реальной жизни. Таким образом проект Фёдорова находит своё выражение во вселенском воскрешении человечества Говоря об исключительной ценности человеческой жизни в масштабах Земли и Вселенной о необходимости борьбы человечества со слепыми силами природы Фёдоров указывал и на смертоносность сил...
20650. Марксизм в России 40 KB
  Плеханов Георгий Валентинович 18561918 русский философмарксист сторонник революционных преобразований общества. Плеханов являлся ортодоксальным последователем учения Маркса и Энгельса о закономерностях развития общества. Но несмотря на сочувствие историческому материализму в марксизме Плеханов проявлял определённую творческую самостоятельность в размышлениях о социальных процессах. Плеханов предложил монистическое единое универсальное основание для любых форм хозяйственных и товарноденежных отношений социума географическую среду.
20651. Философский смысл проблемы бытия 63.5 KB
  Одна из первых по значению проблем философского исследования состоит в попытке дать ответ на такие онтологические вопросы как: что есть бытие существует ли оно и есть ли его противоположности попытка дать качественное определение категории бытие и рассмотреть его отношение с понятиями небытие и инобытие; где и когда оно существует проблемы пространства и времени; конечно ли всё сущее и есть ли его начало; как соотносятся между собой различные формы бытия как взаимосвязаны различные по степени конкретизации уровни форм бытия...