Тема 2.2 Планирование процессов Теоретические сведения

Процесс характеризуется некоторой совокупностью набора исполняющихся команд, ассоциированных с ним ресурсов (выделенная для исполнения память или адресное пространство, стеки, используемые файлы и устройства ввода-вывода и т. д.) и текущего момента его выполнения (значения регистров, программного счетчика, состояние стека и значения переменных), находящуюся под управлением операционной системы.

Процесс находится под управлением операционной системы, поэтому в нем может выполняться часть кода ее ядра, как в случаях, специально запланированных авторами программы (например, при использовании системных вызовов), так и в непредусмотренных ситуациях (например, при обработке внешних прерываний).

Состояния процесса

Для мультипрограммных вычислительных систем псевдопараллельная обработка нескольких процессов достигается с помощью переключения процессора с одного процесса на другой.

Пока один процесс выполняется, остальные ждут своей очереди.

Каждый процесс может находиться как минимум в двух состояниях: процесс исполняется и процесс не исполняется.

Задание

1. Подготовьте отчеты по лабораторным работам №1-№3.

Отчёт должен включать:

• тему лабораторной работы;

• цель лабораторной работы;

• задание;

• ход действий, который был проделан в ходе выполнения задания.

• вывод.

Отчет оформляется с помощью приложения «MS Word». Размер шрифта – 14,Times New Roman. Сдаётся преподавателю в печатном виде. Требования к оформлению отчёта и пример оформления представлены в Приложении 5 (страница 62).

2. Подготовьте устно ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что такое планировщик?

2. Почему в различных средах требуются различные алгоритмы планирования?

3. Какие существуют среды планирования?

4. Какие алгоритмы планирования необходимы в системах пакетной обработки данных?

5. Какие алгоритмы планирования необходимы в интерактивных системах?

6. Какие алгоритмы планирования необходимы в системах с разделением времени?

7. Какие задачи планирования ставятся перед всеми системами?

8. Какие задачи планирования перед системами пакетной обработки данных?

9. Какие задачи планирования ставятся перед интерактивными системами?

10. Какие задачи планирования ставятся перед системами реального времени?

11. Какие существуют алгоритмы планирования систем пакетной обработки данных?

12. Какие существуют алгоритмы планирования интерактивных систем?

13. Что играет существенную роль в системах реального времени?

14. Какими могут быть алгоритмы планирования для систем реального времени

15. Что такое Windows Virtual PC?

16. Можно ли запустить Windows Virtual PC на компьютере с операционной системой Windows Vista или Windows XP?

17. Можно ли с помощью Windows Virtual PC запустить на виртуальной машине ОС Windows Vista, Windows 7 или Windows XP?

18. Режим Windows XP входит в состав приложения Windows Virtual PC?

Тема 2.3 Управление памятью Теоретические сведения

Под памятью (memory) здесь подразумевается оперативная память компьютера. В отличие от памяти жесткого диска, которую называют внешней памятью (storage), оперативной памяти для сохранения информации требуется постоянное электропитание.

Память является важнейшим ресурсом, требующим тщательного управления со стороны мультипрограммной операционной системы. Особая роль памяти объясняется тем, что процессор может выполнять инструкции протравы только в том случае, если они находятся в памяти. Память распределяется как между модулями прикладных программ, так и между модулями самой операционной системы.

В ранних ОС управление памятью сводилось просто к загрузке программы и ее данных из некоторого внешнего накопителя (перфоленты, магнитной ленты или магнитного диска) в память. С появлением мультипрограммирования перед ОС были поставлены новые задачи, связанные с распределением имеющейся памяти между несколькими одновременно выполняющимися программами.

Функциями ОС по управлению памятью в мультипрограммной системе являются:

• отслеживание свободной и занятой памяти;

• выделение памяти процессам и освобождение памяти по завершении процессов;

• вытеснение кодов и данных процессов из оперативной памяти на диск (полное или частичное), когда размеры основной памяти не достаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освобождается место;

• настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Помимо первоначального выделения памяти процессам при их создании ОС должна также заниматься динамическим распределением памяти, то есть выполнять запросы приложений на выделение им дополнительной памяти во время выполнения. После того как приложение перестает нуждаться в дополнительной памяти, оно может возвратить ее системе. Выделение памяти случайной длины в случайные моменты времени из общего пула памяти приводит к фрагментации и, вследствие этого, к неэффективному ее использованию. Дефрагментация памяти тоже является функцией операционной системы.

Во время работы операционной системы ей часто приходится создавать новые служебные информационные структуры, такие как описатели процессов и потоков, различные таблицы распределения ресурсов, буферы, используемые процессами для обмена данными, синхронизирующие объекты и т. п. Все эти системные объекты требуют памяти»» В некоторых ОС заранее (во время установки) резервируется некоторый фиксированный объем памяти для системных нужд. В других же ОС используется более гибкий подход, при котором память для системных целей выделяется динамически. В таком случае разные подсистемы ОС при создании своих таблиц, объектов, структур и т. п. обращаются к подсистеме управления памятью с запросами.

Защита памяти — это еще одна важная задача операционной системы, которая состоит в том, чтобы не позволить выполняемому процессу записывать или читать данные из памяти, назначенной другому процессу. Эта функция, как правило, реализуется программными модулями ОС в тесном взаимодействии с аппаратными средствами.