Лекция-15:

Сравнение процессов может быть произведено с использованием понятия "трасса"  порядок и длительность пребывания процесса в допустимых состояниях на интервале существования.

Два процесса, имеющие одинаковый конечный результат обработки одних и тех же исходных данных по одной той же или даже различным программам, называют эквивалентными. Трассы эквивалентных процессов в общем случае не совпадают. Если в каждом из эквивалентных процессов обработка данных происходит по одной и той же программе, но трассы при этом в общем случае не совпадают, то такие процессы называют тождественными. При совпадении трасс у тождественных процессов их называют равными. Во всех остальных случаях процессы всегда различны.

Проблематичность управления процессами заключается в том, что в момент порождения процессов их трассы неизвестны. Также требуется учитывать, как соотносятся во времени интервалы существования процессов.

Если интервалы существования двух процессов не пересекаются во времени, то такие два процесса называют последовательными друг относительно друга. Если на рассматриваемом интервале времени существуют одновременно два или более процесса, то они на этом интервале являются параллельными. Если на рассматриваемом интервале находится хотя бы одна точка, в которой существует один процесс, но не существует другой, и хотя бы одна точка, в которой оба процесса существуют одновременно, то такие два процесса называют комбинированными.

Процессы называются взаимосвязанными, если между ними с помощью системы управления процессами поддерживается какого-либо рода связь: функциональная, пространственно-временная, управляющая, информационная и т.д. В противном случае процессы являются изолированными. При наличии между процессами управляющей связи устанавливается соотношение вида “порождающий-порождённый”.

Если взаимосвязанные процессы при развитии используют совместно некоторые ресурсы, но не связаны между собой информационно, то такие процессы называют информационно-независимыми, а при наличии информационной связи процессы называются взаимодействующими. Схемы механизмов установки таких связей различны, они обусловлены динамикой процессов и выбранным способом связи: явным (явный обмен сообщениями между процессами), или неявным (с помощью разделяемых структур данных). Когда необходимо подчеркнуть связь между взаимосвязанными процессами по ресурсам, их называют конкурирующими.

Управление взаимосвязанными процессами основано на контроле и удовлетворении определенных ограничений, которые накладываются на порядок выполнения таких процессов. Данные ограничения определяют виды отношений, допустимых между процессами, и составляют в совокупности синхронизирующие правила.

Отношение предшествования для двух процессов означает, что первый процесс должен переходить в активное состояние раньше второго.

Отношение приоритетности означает, что некоторый процесс с определённым приоритетом может быть переведён в активное состояние, если в состоянии готовности нет процессов с большим приоритетом, а процессор либо свободен, либо используется программой с меньшим приоритетом.

Отношение взаимного исключения. Процессы используют общий ресурс. Совокупность действий над этим ресурсом одного процесса называют критической областью. Критическая область одного процесса не должна выполняться одновременно с критической областью другого процесса для этого же ресурса.

Проблема в реализации синхронизирующих правил в составе системы управления процессами обусловлена динамикой процессов, неопределенностью и непредсказуемостью порядка и частотой перехода процессов из состояния в состояние по мере их развития.

В отношении каждой совокупности взаимодействующих процессов приходится решать задачу синхронизации, которая требует определённого порядка выполнения процессов с целью установления требуемого взаимодействия.

Ресурсы, Понятие и классификация

Ресурс  всякий потребляемый объект (независимо от формы его существования), обладающий некоторой практической ценностью для потребителя.

Ресурсы различаются по запасу выделяемых единиц ресурса и бывают в этом смысле исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемость ресурса, как правило, приводит к конфликтам в среде потребителей. Для регулирования конфликтов ресурсы должны распределяться между потребителями по каким-то правилам, в наибольшей степени их удовлетворяющим.

Вычислительную систему или ЭВМ можно представить как ограниченную последовательность функциональных элементов, обладающих потенциальными возможностями выполнения с их помощью или над ними действий, связанных с обработкой, хранением или передачей данных.

Такие элементы потребляются другими элементами, являющиеся в общем случае пользователями.

Уровень детализации элементов, выделяемых по запросам для использования в системе, может быть различным. Считается, что потребителем выделяемых элементов вычислительной системы будут являться процессы, развивающиеся в ней. Все выделяемые по запросам от процессов элементы системы отождествляются с понятием ресурсов. В соответствие с ГОСТ ресурсом является средство вычислительной системы, которое может быть выделено процессу на определенный интервал времени.

Под физическим понимают ресурс, который реально существует и при распределении его между пользователями обладает всеми присущими ему физическими характеристиками.

Виртуальный ресурс  это некоторая модель физического ресурса. Виртуальный ресурс не существует в том виде, в котором он проявляет себя пользователю. Как модель виртуальный ресурс реализуется в некоторой программно-аппаратной форме. В этом смысле виртуальный ресурс существует. Однако виртуальный ресурс может предоставить пользователю не только часть тех свойств, которые присущи объекту моделирования, т.е. физическому ресурсу, но и свойства, которые ему не присущи. Однако пользователь будет воспринимать их, как реально существующие.

Признак возможности расширения свойств характеризует ресурс с точки зрения возможности построения на его основе некоторого виртуального ресурса. Физический ресурс, который допускает виртуализацию, называется эластичным. Жестким называется физический ресурс, который по своим внутренним свойствам не допускает виртуализации.

При использовании активного ресурса он способен выполнять действия по отношению к другим ресурсам (или даже в отношении самого себя) или процессам, которые в общем случае приводят к изменению ресурса. (Например, ЦП  активный ресурс).

Пассивный ресурс не обладает таким свойством. (Например, память).

Разделение ресурсов на дорогие и дешевые связано с реализацией принципа функциональной избыточности при распределении ресурсов. Перед пользователем стоит задача выбора  получить быстро требуемый ресурс и дорого заплатить за такую услугу, либо подождать выделения требуемого ресурса и после его использования заплатить меньше. При наличии в системе альтернативных ресурсов вводятся и различные цены за их использование.

В отношении каждого ресурса процесс-пользователь выполняет три типа действий: запрос, использование, освобождение.

Если при распределении системой ресурса допускается многократное выполнение действий в последовательности запрос-использование-освобождение, то такой ресурс называют воспроизводимым. Если считать, что при этом ресурс не утрачивает своих свойств, то время его существования равно бесконечности.

В отношении некоторых категорий ресурсов порядок действий таков: освобождение-запрос-использование, после чего ресурс, который в данном случае называют потребляемым, изымается из сферы потребления.