Процессы и потоки презентация

программы.
Концепция потоков (thread) добавляет к модели процесса возможность одновременного выполнения в одной и той же среде процесса нескольких программ, в достаточной степени независимых.
Под словом «поток» имеется в виду «поток команд», то есть последовательность инструкций, которые считывает и исполняет процессор.

используемые всеми потоками процесса, а во второй – элементы, индивидуальные для каждого потока)

как правило, независимы, тогда как потоки выполнения существуют как составные элементы процессов;
процессы несут значительно больше информации о состоянии, тогда как несколько потоков выполнения внутри процесса совместно используют информацию о состоянии, а также память и другие вычислительные ресурсы;
процессы имеют отдельные адресные пространства, тогда как потоки выполнения совместно используют их адресное пространство;
процессы взаимодействуют только через предоставляемые системой механизмы связей между процессами;
переключение контекста между потоками выполнения в одном процессе, как правило, быстрее, чем переключение контекста между процессами.

системного вызова в течение своего выполнения. Порождающий процесс называется родительским (parent process) или процессом-отцом, а новый порожденный родительским – процессом-потомком (children process) или процессом-сыном, дочерним по отношению к порождающим. Каждый из новых процессов может породить другие процессы, формируя дерево процессов/

работы:
процесс-отец продолжает выполняться вместе со своими сыновьями;
процесс-отец ожидает завершения работы одного или нескольких своих потомков.


Два варианта использования адресного пространства порожденным процессом:
процесс-сын является клоном родительского процесса;
процесс-сын создается для исполнения новой программы.

системный вызов exec() используется после fork(), чтобы заменить адресное пространство процесса новой программой

/* развилка */
if ((pid = fork())< 0)
{/* обнаружена ошибка */
fprintf(stderr, “Fork failed\n”);
exit (-1) ;
}
else if (pid == 0)
{/* дочерний процесс*/
execlp ("/bin/ls", "ls", NULL) ;
}
else
{/* родительский процесс */
wait (NULL) ;
printf("Child Complete\n");
exit (0);
}
}

STARTUPINFO si;
PROCESS_INFORMATION pi;

// выделение памяти
zeromemory(&si, sizeof (si));
si.cb = sizeof (si);
zeromemory(&pi, sizeof (pi));
 
// создание дочернего процесса
if (!CreateProcess( NULL, // команднаю строка во 2 параметре
'C:\\WINDOWS\\system32\\mspaint.exe', // команда
NULL, // атрибуты защиты процесса по умолчанию
NULL, // атрибуты защиты главного потока по умолчанию
FALSE, // идентификаторы не наследуются
0, // флаги создания не используются
NULL, // наследовать окружение родителя
NULL, // наследовать текущий каталог
&si,
&pi
)
)
{
fprintf(stderr,”Create Process failed\n”);
return -1;
}

// Родительский процесс ожидает окончания дочернего
WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);
printf(”Child complete\n”);
 
// закрытие объектов
CloseHandle(pi.hProcess,INFINITE);
CloseHandle(pi.hThread);
}

и передает ОС запрос на удаление процесса с помощью соответствующего системного вызова (exit):
процесс может вернуть результирующие данные своему отцу;
ОС удаляет процесс и освобождает все его ресурсы, включая физическую и виртуальную память, открытые файлы, буферы ввода-вывода.
Процесс может быть принудительно завершен с помощью соответствующего системного вызова (abort)/
Родительский процесс может прекратить выполнение своих сыновей по многим причинам, например:
запросы процесса-сына превышают возможности некоторых выделенных ему ресурсов;
задача, решаемая процессом-сыном, более не потребуется;
процесс-отец завершается, и ОС не разрешает сыну продолжаться после прекращения работы процесса-отца.

ресурсами.
Одним из методов планирования процессов, ориентированных на эффективную загрузку ресурсов является метод очередей (queue) к ресурсам.
Очереди:
входная очередь или очередь заданий (job queue);
очередь готовых процессов (ready queue);
очередь к устройству (device queue)

и множество очередей к устройствам. Овалы представляют ресурсы, обслуживаемые очередями, а стрелки – потоки процессов в системе.

планировщик (short-term scheduler/CPU scheduler) определяет, какие из процессов готовы к выполнению и распределению центрального процессора одному из них.
Основное отличие между долгосрочным и краткосрочным планировщиком заключается в частоте запуска.
В связи с коротким интервалом между запусками краткосрочный планировщик должен быть очень быстрым.
Долгосрочный планировщик управляет степенью мультизадачности (числом параллельно выполняемых процессов). Долгосрочный планировщик выбирает процесс из входной очереди с целью создания неоднородной мультипрограммной смеси.
В некоторых ОС долгосрочный планировщик может отсутствовать или его функции могут быть сведены к минимуму. Отсутствует он обычно в системах разделения времени (time-sharing systems).

присутствовать среднесрочный планировщик (medium-term scheduler).
Ключевая идея этого планировщика состоит в периодическом удалении процесса из оперативной памяти с тем чтобы увеличить степень многозадачности. Через некоторое время процесс вновь будет размещен в ОП и его выполнении продолжится. Эта схема называется подкачкой/откачкой (swapping).

время, отведенное активному процессу на выполнение, закончилось;
выполнение активным процессом системного вызова, связанного с запросом на ввод-вывод или на доступ к ресурсу, который в настоящий момент занят;
выполнение активным процессом системного вызова, связанного с освобождением ресурса.
внешнее (аппаратное) прерывание, которое сигнализирует о завершении периферийным устройством операции ввода-вывода;
внутреннее прерывание сигнализирует об ошибке, которая произошла в результате выполнения активного процесса.

процесс переходит из состояния «выполняемый» в состояние ожидания, например, вследствие запроса ввода-вывода или ожидания завершения порожденного процесса.
Когда процесс переходит из состояния «выполняемый» в состояние «готовый», например, при исчерпании кванта времени (прерывание по таймеру).
Когда процесс переходит из состояния ожидания в состояние «готовый», например, завершился запрос ввода-вывода.
Когда процесс завершился.


Если система построена так, что перепланирование выполняется только в первой и четвертой ситуациях, то такая схема планирования называется схемой планирования без вытеснения. В противном случае схема называется схемой планирования с вытеснением процессов.