Структуры и основные функции модулей операционных систем

время работы процесс может находиться в одном из 3 состояний: готов, выполняется и блокирован.

Процесс находится в состоянии «готов» когда он может сразу использоваться ЦП как только предоставится ему. При предоставлении ЦП программа переходит в состояние «выполняется».

ЦП предоставляется на определенный промежуток времени (квант времени). Если кванта времени недостаточно для полного выполнения программы, процесс останавливается и переходит в состояние «готов». Из состояния выполняется в «блокирован» процесс переходит, когда ему необходимо записать или считать информацию. По завершению считывания или записи данных процесс переходит в состояние «готов».

В состоянии «выполняется» очередей никогда нет, а в состоянии «готов» и «блокирован» очереди из программ могут быть. При этом в состоянии «готов» очередь упорядочена по приоритетам, а в состоянии «блокирован» нет.

Блок управления процессором (БУП) обрабатывает структуру данных или объект, содержащий определенную важную информацию о процессе:

1)  Текущее состояние процесса,

2)  Уникальный идентификатор процесса (номер),

3)  Приоритет,

4)  Область памяти,

5)  Ресурсы, выделенные процессу,

6)  Область сохранения регистров.

Когда ОС переключает ЦП с процесса на процесс, она использует области сохранения регистров данных процессов, чтобы запомнить информацию необходимую для рестарта.

3)  Операции над процессами

ОС должна иметь возможность выполнять определенные операции над процессами:

1)  Создание процесса-состоит из нескольких подопераций:

- присвоение имени,

- включение этого имени в список имен процессов,

- присвоение начального приоритета,

- формирование БУП,

- выделение процессу начальных ресурсов.

Новый процесс может породить дочерние процессы, формируемые по аналогичной схеме.

2)  Уничтожение процесса-удаление его из системы, при этом выделенные ему ресурсы возвращаются к ОС, а имя стирается из всех системных списков и таблиц, БУП освобождается, но не удаляется.

3)  При удалении родительского процесса в одних ОС удаляются и дочерние процессы, в других они работают самостоятельно.

4)  Возобновление-операция подготовки процесса к повторному запуску с той точки, в которой он был приостановлен (БУП, область сохранения регистров).

5)  Изменение приоритета - изменение значения приоритетов БУП.

6)  Блокирование, пробуждение, запуск, прерывание в ОС.

Прерывание – событие, при котором меняется нормальная последовательность команд, выполняемых ЦП.

Если произошло прерывание, то

1)  Управление передается ОС,

2)  ОС запоминает состояние прерванного процесса,

3)  ОС анализирует тип прерывания и передает управление соответствующей программе по обработке данного типа прерывания.

4)  Ядро ОС

Ядро – часть ОС, выполняющей операции над процессами.

Важная функция ядра - обработка прерываний, когда ядро обрабатывает текущее прерывание, оно запрещает другие прерывания и разрешает их снова только после завершения обработки текущего прерывания.

При постоянном потоке прерываний может образоваться очередь прерываний, но ядро организованно таким образом, что оно определяет только тип прерывания, а затем передает его на дальнейшую обработку соответствующей системной программе, по работе именно с этим типом прерывания что не создает больших очередей из прерываний в ОС.

Функции ядра:

1)  Обработка прерываний,

2)  Создание/уничтожение процесса,

3)  Переключение процесса из состояния в состояние,

4)  Диспетчеризация (регулировка),

5)  Приостановка и активация,

6)  Синхронизация процесса,

7)  Организация взаимодействия между процессами,

8)  Манипулирование БУП,

9)  Поддержка операций ввода/вывода,

10)  Поддержка распределения и перераспределения памяти,

11)  Поддержка работы файловой системы.

Программы ядра всегда хранятся на жестком диске компьютера.

Ядро - незаменяемая часть ОС.

5)  Параллельные процессы в ОС

Параллельная работа процессора в ОС резко повышает производительность компьютера.

Существуют 2 вида процессов:

1)  Синхронный (процессы, которые работают и не зависят друг от друга)

2)  Асинхронные (процессы, которые работают параллельно, но периодически должны синхронизироваться и работать между собой