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

11 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

8613. Развитие представлений о сущности человека в истории философской мысли. Основные концепции смысла жизни 33 KB
  Развитие представлений о сущности человека в истории философской мысли. Основные концепции смысла жизни. Развитие представлений о сущности человека в истории философской мысли. Рассмотрение человека как особой философской темы отвечает потребности в...
8614. Специфика, структура и мотивы человеческой деятельности 30.5 KB
  Специфика, структура и мотивы человеческой деятельности. Специфика человеческой деятельности. Деятельность можно определить как специфический вид активности человека, направленный на познание и творческое преобразование окружающего мира, включая сам...
8615. Понятие и процесс формирования личности. Социальные роли личности. Свобода и ответственность личности 36 KB
  Понятие и процесс формирования личности. Социальные роли личности. Свобода и ответственность личности. Понятие и процесс формирования личности. Формирование личности, то есть становление социального Я - это процесс взаимодействия с себ...
8616. Социальные функции культуры. Единство и многообразие культур 34.5 KB
  Социальные функции культуры. Единство и многообразие культур. Социальные функции культуры. Функции культуры - совокупность ролей, которые выполняет культура по отношению к сообществу людей, порождающих и использующих (практикующих) ее в своих и...
8617. Будущее как философская проблема 32.5 KB
  Будущее как философская проблема. Будущее человечества - это не аморфное и неопределенное грядущее, без каких-либо временных рамок и пространственных границ, в котором может произойти все, что подскажет фантазия. Научное предвидение и социальное про...
8618. Міжнародне економічне право. Конспект лекцій 935.5 KB
  Конспект лекцій з дисципліни Міжнародне економічне право для студентів освітньо-кваліфікаційного рівня магістр напряму підготовки 8.03040101 Правознавство / Укладач: Саєнко Б.Є. - Донецьк: ДонДУУ, 2011 Містить тематичний план, плани семінар...
8619. Конспект лекцій з менеджменту 608.5 KB
  Процеси глобалізації у світовій економіці, поглиблення поділу праці між країнами, формування сучасних організацій (транснаціональних корпорацій, холдингових компаній, промислово...
8620. Что такое философия 93.5 KB
  Что такое философия? Вопросы: Является ли философия системой знаний? Почему? Ответ обоснуйте. Какие определения философии даёт автор статьи? В чём отличие подлинного вопроса от неподлинного? Перечислите характерные черты акта...
8621. Философия и искусство, философия и наука, философия и религия: общие и отличительные черты 133 KB
  Философия и искусство, философия и наука, философия и религия: общие и отличительные черты Вопросы: 1. Почему вопрос о соотношении философии и религии С.Франк называет центральным вопросом человеческого жизнепонимания? Чем обусловлена его актуальнос...