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

12 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

10275. Френсис Бекон 13.48 KB
  Френсис Бекон разработал доктрину философии основанную на опытном знании. он считал что все проблемы общества можно разрешить на основе научнотехнического прогресса. Критиковал схоластику призывал анализировать вещи. Обосновал индуктивную концепцию научного позна
10276. Познание - совокупность процессов, процедур и методов приобретения знаний о явлениях и закономерностях объективного мира 13.95 KB
  Познание совокупность процессов процедур и методов приобретения знаний о явлениях и закономерностях объективного мира. Познание является основным предметом гносеологии теории познания. Чувственное и рациональное познание Познание распадается как бы на две половин
10277. Принцип действительности и возможности 11.53 KB
  Принцип действительности и возможности является как бы подытоживанием пройденного отрезка пути поскольку интегрирует в себе рассмотренные до сих пор модификации материи содержит их в себе в снятом виде выражает собою диалектическое развитие этого отрезка в целом в е
10278. Георг Гегель 12.14 KB
  Георг Гегель исходя из принципа развития дает впечатляющую модель бытия во всех его проявлениях уровнях и стадиях развития. Именно он конструирует диалектику как систему основных взаимосвязей и категорий применительно к развитию абсолютной идеи. Рассматривая соотно...
10279. ГНОСЕОЛОГИЯ - критика и теория познания 39.57 KB
  ГНОСЕОЛОГИЯ философская дисциплина занимающаяся исследованиями критикой и теориями познания теория познания. В отличие от эпистемологии гносеология рассматривает процесс познания с точки зрения отношений субъекта познания исследователя к объекту познания
10280. Томас Гоббс - английский мыслитель 12.28 KB
  Томас Гоббс английский мыслитель последовательный материалист. Гоббс создал первую законченную систему механистического материализма соответствовавшего характеру и требованиям естествознания того времени. Природа представляется Гоббсу совокупностью протяжённых ...
10281. Движение - понятие, охватывающее в самом общем виде всякое изменение и превращение 13.97 KB
  Движение понятие охватывающее в самом общем виде всякое изменение и превращение. Во-вторых движение в философии определяется как любое изменение. Движение в применении к материи утверждал Ф. Энгельс это изменение вообще. В диалектическом материализме движение ...
10282. Диалектика ( искусство спорить, вести рассуждение) 38.94 KB
  Диалектика искусство спорить вести рассуждение один из основных методов философского познания мира базирующийся на столкновении тезиса и антитезиса. Цель диалектического метода попытаться разрешить этот конфликт путём рационального обсуждения. Предметом диа
10283. Демократическое общество 13.95 KB
  Демократическое общество это свободное общество ориентированное на конкретного человека создающего атмосферу уважения к правовым традициям и законам общегуманистическим идеалам обеспечивающее свободу творческой и предпринимательской деятельности создающее воз