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

14813. Оқу формалары 98.5 KB
  Оқу формалары Жоспары 1. Оқу формасы түсінігі 2. Оқу формаларының қалыптасуы мен жетіліп баруы 3. Оқу процесін ұйымдастыру формалары 4. Оқу түрлері 1. Оқу формасы түсінігі Оқушылардың білім мазмұнын игеру ісəрекеттері əрқилы формада жүзеге асып барады. Ла...
14814. Оқушылардың танымдық қызығушылығының теориясы 71 KB
  Оқушылардың танымдық қызығушылығының теориясы. Бiлiм беру жүйесi қоғамның әлеуметтiк – экономикалық дамуында жетекшi роль атқарады сондай – ақ оны әрi қарай айқындай түседi. Ал бiлiмнiң қалыптасып дамуының жалпы шарттары философияның негiзгi мәселесi – рухтың материяға ...
14815. Ойлау және оқыту үрдісінде оның дамытудың жолдары 61.5 KB
  Ойлау және оқыту үрдісінде оның дамытудың жолдары. Ойлау процесі объект пен субъектінің өзара әрекеті ретінде жүзеге асады.Ойлауды психологиялық тұрғыдан зерттеу дегенімізоның ішкі танымдық құпия мәнін және жемісті болуының себебін ашып көрсету яғни ойла
14816. ҚҰРАСТЫРУШЫДАН 167 KB
  ҚҰРАСТЫРУШЫДАН Адамның жеке басының алғашқы қалыптасуы отбасынан басталады. Оның ер жетіп өсуі бойындағы алғашқы адамгершілік белгілер отбасында қалыптасады сондықтан да туған үйдің жылуы – оның көкірегінде көп жылдар бойы сақталып мәңгі есінде жүреді. Ақын сөзі
14817. МЕН және МЕНІҢ ОТБАСЫМ 204.5 KB
  МЕН және МЕНІҢ ОТБАСЫМТөменгі сынып оқушыларына арналған әдебимузыкалық кеш. Дайындық кезеңі: Балаларға алдынала отбасы мүшелеріне арнап өлең шумақтарын ән жаттап келуге тапсырма беріледі. Безендірілуі: кітап көрмесі жасалып отбасы мүшелері туралы нақыл сөзд
14818. ОТБАСЫ – КӨРКЕМ ӘДЕБИЕТТЕ 210.5 KB
  ОТБАСЫ – КӨРКЕМ ӘДЕБИЕТТЕ Отбасы – адамның өте маңызды өте жауапты жан ұясы себебі отбасы адамға бақыт толық мәнді тыныстіршілік әкеледі. Отбасы қоғамдық құрылымның кіші тобы алғашқы ұясы. Қоғамның негізгі мақсаты – адамдарды бақытты ету ал мұның өзі терезесі т...
14819. СПИД (ЖҚТБ) және СЕНПАТРИК ДИКСОН 506 KB
  СПИД ЖҚТБ және СЕН ПАТРИК ДИКСОН МАЗМҰНЫ Автор жайлы бірер сөз Кіріспе: Сенушілер ЖҚТБға қарсы күрестің алдыңғы шебінде 1 Тарау: ЖҚТБ сізге де төніп тұрған қатер 2 Тарау: Вакцина дәрідәрмек және сақтандырғыштар 3 Тарау: Адамдар жиі қоятын сұрақтар 4...
14820. Жеке тұлғаның бейімділіктерін психодиагностикалық зерттеу тәсілдері 63 KB
  Жеке тұлғаның бейімділіктерін психодиагностикалық зерттеу тәсілдері Жеке тұлғаны психофизиологиялық тұрғыдан зерттеу оның психикалық және ақылой сапаларын болашақ мамандықтарына бейімділігін анықтап беруге және олардың жекелеген бөліктерін жетілдіру туралы ұс...
14821. Темперамент жөнінде түсінік 50.5 KB
  Темперамент жөнінде түсінік. Темперамент 25 ғасырдан бері ғылыми ойды қызықтырған мәселелердің бірі. Оған деген қызығушылықтың төркіні – адамдар бойында болатын дара өзгешеліктер. Әр адамның баланың жан дүниесі өз алдына бір болмыс. Оның қайталанбастығы бір жағына...