6. Принципы организации многозадачного режима в операционных системах.

Ж изненный цикл процесса

Сейчас в большинстве процессорах не одно, а несколько ядер, но раньше оно было одно (даже лет 5 назад многоядерность не была сильно распространена), а многопользовательские системы уже существовали (у пользователя создавалась иллюзия того, что он один работает в системе). Это достигалось разделением времени: время, которое работает процессор, разделялось на кванты, и в каждый квант времени выполнялся один процесс. После истечения кванта времени происходило переключение контекста и начинался выполняться другой процесс. Каждому процессу последовательно предоставлялся квант времени.

1.Процесс выполняется в режиме задачи. При этом процессором выполняются прикладные инструкции данного процесса.

2. Процесс выполняется в режиме ядра. При этом процессором выполняются системные инструкции ядра операционной системы от имени процесса.

3. Процесс не выполняется, но готов к запуску, как только планировщик выберет его. Процесс находится в очереди на выполнение и обладает всеми необходимыми ему ресурсами, кроме вычислительных.

4.Процесс находится в состоянии сна (asleep), ожидая недоступного в данный момент ресурса, например завершения операции ввода/вывода.

5.Процесс возвращается из режима ядра в режим задачи, но ядро прерывает его и производит переключение контекста для запуска более высокоприоритетного процесса.

6.Процесс только что создан вызовом fork(2) и находится в переходномсостоянии: он существует, но не готов к запуску и не находится в состоянии сна. После создания процесса, он начинает конкурировать с другими за кванты времени.

7. Процесс выполнил системный вызов exit(2) и перешел в состояние зомби (zombie, defunct). Как такового процесса не существует, но остаются записи, содержащие код возврата и временную статистику его выполнения, доступную для родительского процесса. Это состояние является конечным в жизненном цикле процесса.

Управление виртуальной памятью. Под виртуальной памятью понимается вся память системы, в том числе и на внешних носителях информации, представляемая как единое адресное пространство оперативной памяти. Существует два типа виртуальной памяти - страничная и сегментная.

При страничной организации в реальной памяти одновременно хранится несколько страниц, каждая из которых имеет свой уникальный номер. При выполнении процессов в системе, если необходимая процессу информация находится на странице, хранящейся в данный момент в реальной памяти, то обменов между внешней памятью и реальной не происходит. Если процесс затребовал страницу, отсутствующую в оперативной памяти, то происходит поиск и выталкивание из оперативной памяти наиболее "старой" страницы во внешнюю память по выбранному алгоритму. При сегментной организации вся память представляется в виде множества сегментов, каждый из которых занимает определённую последовательность ячеек и может иметь переменный размер.

Режимы вычислительного процесса.

1.1) Пакетный режим:

Все прикладные программы оформляются в виде отдельных заданий, в каждом из которых содержатся описания требуемых вычислительных ресурсов. Из таких отдельных заданий составляется последовательность, называемая пакетом. В пакете каждое задание является независимым от другого. Задания в пакете выполняются строго последовательно. Все ресурсы последовательно передаются очередному заданию:

В системах пакетной обработки для планирования используются следующие алгоритмы:

SJF (кратчайшее задание выполняется первым)

SRF (задание с наименьшим остающимся до конца временем выполняется первым)