Операции над процессами
В соответствии с жизненным циклом процесса его выполнение может быть многократно прервано и продолжено. Для того, чтобы возобновить выполнение процесса, необходимо восстановить состояние его операционной среды. Состояние операционной среды отображается состоянием регистров и программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информацией о незавершенных операциях ввода-вывода, кодами ошибок, выполняемых данным процессом системных вызовов, и т.д. Эта информация называется контекстом процесса.
Кроме этого, операционной системе для реализации планирования процессов требуется дополнительная информация: идентификатор процесса, состояние процесса, данные о степени привилегированности процесса, место нахождения кодового сегмента и другая информация. В некоторых ОС (например, в ОС UNIX) информацию такого рода, используемую ОС для планирования процессов, называют дескриптором или блоком управления процесса.
Дескриптор процесса по сравнению с контекстом содержит более оперативную информацию, которая должна быть легко доступна подсистеме планирования процессов. Контекст процесса содержит менее актуальную информацию и используется операционной системой только после того, как принято решение о возобновлении прерванного процесса.
Очереди процессов представляют собой дескрипторы отдельных процессов, объединенные в списки. Таким образом, каждый дескриптор, кроме всего прочего, содержит, по крайней мере, один указатель на другой дескриптор, соседствующий с ним в очереди. Такая организация очередей позволяет легко их переупорядочивать, включать и исключать процессы, переводить процессы из одного состояния в другое.
В этой связи подсистема управления процессом должна выполнять следующие операции над процессами:
1. Создание.
2. Уничтожение.
3. Запуск.
4. Блокировка.
5. Приостановка.
6. Возобновление.
7. Изменение диспетчерского приоритета процесса (работа с очередями).
Создание состоит из многих этапов:
- присвоения идентификатора процессу;
- включения его в список активных процессов, известных системе;
- формирования блока управления процессом;
- выделения процессу начальных ресурсов.
В общем случае существующий процесс может породить новый процесс, и может иметь место иерархическая структура процессов. Задача может порождать подзадачу в мультипрограммном режиме, и в этом смысле мы имеем родительский и дочерний процессы.
Уничтожение процесса означает удаление его из системы. Ресурсы возвращаются системе, имя процесса удаляется из списка, блок управления процессом освобождается.
Блок управления процессом (Program Control Block – PCB) является центральным объектом в ОС, который определяет процесс и содержит всю необходимую информацию о процессе.
PCB содержит определенные сведения.
1. Текущее состояние процесса (Program Status Word - PSW).(Всего 5 состояний).
2. Уникальный идентификатор процесса.
3. Приоритет.
4. Указатели памяти процесса.
5. Указатели выданных процессу ресурсов.
6. Область сохранения регистров.
Когда ОС переключает ЦП с процесса на процесс, используется область сохранения регистров в PСB, чтобы запомнить информацию, необходимую для возобновления процесса, когда он снова получит ЦП.
Обработка прерываний состоит в следующем:
1. При возникновении прерывания, управление передается в ОС.
2. ОС запоминает состояние прерванного процесса (обычно в PCB прерванного процесса).
3. ОС анализирует тип прерывания и передает управление соответствующему обработчику прерываний.
4. После обработки прерывания ОС либо продолжает выполнять прерванный процесс, либо запускает готовый процесс с наивысшим приоритетом.
