Операционные сети сущ. ОС. Обзор содержания дисциплины операционные системы Обсуждение функций и эксплуатационных требований к ос

• Название: Обзор содержания дисциплины операционные системы Обсуждение функций и эксплуатационных требований к ос
• Анкор: Операционные сети сущ
• Дата: 18.03.2021
• Размер: 356.76 Kb.
• Имя файла: ОС.docx
• Тип: Документы; #186086
• страница: 2 из 16

ЛЕКЦИЯ 2. ОС – Процессы

Компоненты вычислительной системы (аппаратура) обычно работают параллельно. ОС выполняет множество вычислительных работ, которые продвигаются вперед почти независимо.

Понятие процесса – это формализация идеи независимой работы. Процесс является единицей работы, выполняемой вычислителем. Поскольку работы независимы, то представляющие их процессы независимы. Поскольку аппаратура работает с различными скоростями, то допускаются произвольные соотношения скоростей выполнения процессов.

Свойства процессов. Процессы – независимые работы, выполняются параллельно, выполняются с различными скоростями. Параллельно выполняющимся работам необходимо обмениваться информацией при совместном использовании ресурсов вычислителя.

Процесс – область памяти, содержимое которой меняется по правилам, описываемой программой, которую интерпретирует ЦП.

Процесс – пространство состояний набора переменных состояния Х={x1,x2,…,xk}; функция действия в этом пространстве; особые элементы пространства состояний – начальные состояния.

Состояние – описывается заданием значений всех переменных состояний. Переменные состояния – ячейки памяти.

Действие – присвоение значений некоторым переменным набора Х.
Функция действия – функция, которая отображает состояния в действия (процедура).
Реализация процессов. В реальной вычислительной системе процесс это выполнение процедуры на ЦП. Каждый процесс однозначно определяется информационной структурой – дескриптором:

1. 
   Идентификатор процесса.
   
2. 
   Переменная состояния, определяющая положение процесса (готов к работе, работающий, заблокирован).
   
3. 
   Защищенная область памяти (область сохранения), в которой хранятся текущие значений регистров при прерывании процесса.
   
4. 
   Информация о ресурсах, которыми владеет процесс.
   
5. 
   Разделяемые переменные, необходимые для общения с другими процессами.
   

В вычислителе процесс представляется дескриптором и областью памяти, содержащей программный код и обрабатываемые данные – программный процесс.

В ОС без структурной организации все процессы равноправны и порождаются обычно супервизором.

В ОС со структурной организацией процессов все процессы как правило организованы в виде древовидной структуры. Имеются предки и потомки. Распределение ресурсов находится под контролем: ресурсы любого процесса были когда-то собственностью его предка. Одни процессы имеют больше власти, чем другие – предок управляет потомком.

ЛЕКЦИЯ 3. Синхронизация процессов

Цель ОС – эффективное использование аппаратных и программных ресурсов вычислительной среды.

ТОГДА: ресурсы необходимо разделять между процессами, каждый момент времени аппаратные (физические) и программные (логические) ресурсы доступны только одному процессу.

КРИТИЧЕСКИЙ РЕСУРС – ресурс, допускающий обслуживание только 1 пользователя (процесса) в каждый момент времени. Процессы, использующие критический ресурс должны синхронизировать свои действия. Разделяемые переменные – пример критического ресурса.

КРИТИЧЕСКИЙ УЧАСТОК ПРОЦЕССА – участок, в котором происходит обращение к критическим ресурсам. Критические участки должны быть взаимно исключаемыми.

Механизм синхронизации процессов механизм недопущения одновременного выполнения критических участков – должен обладать 2-мя свойствами:

1. 
   Если >=1 процесса хотят войти в критический участок, то 1 из них должен получить разрешение войти в свой критический участок.
   
2. 
   В каждый момент только 1 процессу разрешается находиться в своем критическом участке.
   

Синхронизация с помощью приемов нижнего уровня.

1. 
   Блокировка памяти (операции над памятью – неделимы) = Алгоритм Деккера (для синхронизации 2-х процессов), трудно обобщается на произвольное число процессов.
   АЛГОРИТМ ДЕККЕРА есть состояния очереди, определяет какой процесс входит в участок.
   
2. 
   Неделимая операция ПРОВЕРИТЬ и УСТАНОВИТЬ (ПиУ) = Test end Set Lock (TSL). Операция имеет два параметра ОБЩ (глобальная переменная разделяемая процессами), ЛОК (локальная переменная процесса) и выполняется в виде двух присвоений:
   

ПиУ(ЛОК,ОБЩ)==ЛОК:=ОБЩ;

ОБЩ:=1;

Значения переменной ОБЩ: 1 – блокирующее, 0 – разблокирующее.

begin int ОБЩ; ОБЩ:=0; parbegin

ПРОЦЕСС1:

begin int ЛОК1; ЛОК1:=1; do while (ЛОК1=1)

ПиУ(ЛОК1,ОБЩ);

end;

<критический участок>