Вычислительный процесс

333. Как трактовалась задача в вычислительной системе Яношом Джон фон Нейманом?

334. Как трактуется задача вычислительной системы в настоящее время?

335. Что такое ресурс вычислительной системы?

совокупность всех физических и виртуальных ресурсов.

К ресурсам вычислительной системы относят такие средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный квант времени.

336. Приведите классификацию ресурсов вычислительной системы.

системы с симметричной мультипроцессорной обработкой (symmeTRic multIProcessINg), или SMP-системы;

системы, построенные по технологии неоднородного доступа к памяти (non-un IForm memory access), или NUMA-системы;

кластеры;

системы вычислений с массовым параллелизмом (massively parallel processor), или MPP-системы.

337. Что такое разделяемый ресурс вычислительной системы?

несколько процессов используют ресурсы одновременно

338. Что относилось к ресурсам вычислительной системы в первых компьютерах?

339. Что относилось к ресурсам в современной вычислительной системе?

процессоры, области оперативной памяти, наборы данных, периферийные устройства, программы.

340. Поясните суть мультипрограммного (мультизадачного) режима работы вычислительной системы.

в основной памяти одновременно находится несколько программ, загруженных для выполнения. Число одновременно выполняемых программ определяет уровень мультипрограммирования. Центральный процессор в каждый момент времени может выполнять лишь одну из программ. Таким образом, параллельно выполняемые программы конкурируют между собой за обладание ресурсами вычислительной системы и в первую очередь за время центрального процессора. Каждая программа представляется в системе как задача (процесс). Таким образом, принято говорить об одновременно выполняемых задачах (или процессах), основой которых являются соответствующие программы, причем задача является единицей мультипрограммирования.

Программы упорядочиваются по приоритетам.

совмещение операций центрального процессора с операциями ввода-вывода.

341. Как достигается мультипрограммность в современных операционных системах?

342. Куда обращается задача за требуемыми ресурсами в современных операционных системах?

343. Как обращается задача за требуемыми ресурсами в современных операционных системах?

344. Назовите режимы работы при выделении ресурсов в современной вычислительной системе.

345. При каких условиях супервизор выделяет задаче ресурсы?

При необходимости использовать какой-либо ресурс (оперативную память, устройство ввода/вывода, массив данных и т.п.) задача обращается к супервизору операционной системы — ее центральному управляющему модулю — посредством специальных вызовов (команд, директив) и сообщает о своем требовании. При этом указывается вид ресурса и, если надо, его объем (например, количество адресуемых ячеек оперативной памяти).

Ресурс может быть выделен задаче, обратившейся к супервизору с соответствующим запросом, если:

• он свободен и в системе нет запросов от задач более высокого приоритета к этому же ресурсу;

• текущий запрос и ранее выданные запросы допускают совместное использование ресурсов;

• ресурс используется задачей низшего приоритета и может быть временно отобран (разделяемый ресурс).

346. Что происходит в операционной системе после того, как задача использовала ресурс?

347. Назовите две группы процессов в современных операционных системах?

Одна из групп является текущей (foreground), остальные группы — фоновыми (background).

348. В каком состоянии могут находиться процессы в современных операционных системах?

В активном и пассивном

349. Чем отличается активное состояние процесса от пассивного?

В активном состоянии процесс может участвовать в конкуренции за использование ресурсов вычислительной системы, а в пассивном состоянии не участвует

350. В каком состоянии может находиться активный процесс в современных операционных системах?

Активный процесс может находится в одном из следующих состояний:

Выполнение: затребованные процессом ресурсы выделены. В этом состоянии в каждый момент времени может находится только один процесс, если речь идет об однопроцессорной вычислительной системе.

Готовность к выполнению: ресурсы могут быть предоставлены, тогда процесс перейдет в состояние выполнения.

Блокирование или ожидание: затребованные ресурсы не могут быть предоставлены, или не завершена операция ввода/вывода.

351. Когда процесс из состояния бездействия может перейти в состояние готовности?

по команде пользователя, при выборе из очереди планировщиком (характерно для ОС, работающих в пакетном режиме), по вызову из другой задачи, при наступлении запланированного времени запуска программы.

352. Когда процесс может выйти из состояния выполнения?

Из состояния выполнения процесс может выйти по следующим причинам:

1)процесс завершается, при этом он посредством обращения к супервизору передает управление ОС и сообщает о своем завершении. Супервизор либо пере-водит его в список бездействующих процессов (пассивное состояние), либо уничтожает;

2) процесс переводится супервизором ОС в состояние готовности к исполнению в связи с проявлением более приоритетной задачи или в связи с окончанием выделенного ему кванта времени;

3) процесс блокируется (переводится в состояние ожидания) либо вследствие запроса операции ввода/вывода, либо в силу невозможности предоставить ему ресурс, запрошенный в настоящий момент, а также по команде оператора на приостановку задачи или по требованию через супервизор от другой задачи. По наступлению соответствующего события процесс деблокируется и переводится в состояние готовности к исполнению;

353. Что включает в себя системный контекст?

1) Запись в таблице процессов

2) Часть адресного пространства задачи

3) Записи частной таблицы областей процесса, общие таблицы областей и таблицы страниц

4) Стек ядра

5) Динамическая часть системного контекста процесса, состоящая из нескольких уровней и имеющая вид стека, который освобождается от элементов в порядке, обратном порядку их поступления.

354. Какая информация называется контекстом процесса?

На протяжении существования процесса его выполнение может быть многократно прервано и продолжено. Для того чтобы возобновить выполнение процесса, необходимо восстановить состояние его операционной среды. Состояние операционной среды отображается состоянием регистров и программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информацией о незавершенных операциях ввода-вывода, кодами ошибок выполняемых данным процессом системных вызовов и т.д. Эта информация называется контекстом процесса.

355. Что такое дескриптор процесса?

Системные данные, используемые ядром для идентификации процесса, которые существуют в течении всего времени жизни процесса, образуют дескриптор (описатель) процесса.

356. Какую информацию содержит дескриптор процесса?

содержит оперативную информацию, которая должна быть легко доступна подсистеме планирования процессов.

357. Чем отличается дескриптор процесса от контекста процесса?

Дескриптор процесса по сравнению с контекстом содержит более оперативную информацию, которая должна быть легко доступна подсистеме планирования процессов. Контекст процесса содержит менее актуальную информацию и используется операционной системой только после того, как принято решение о возобновлении прерванного процесса.

358. Что значит создать процесс в современной операционной системе?

Создать процесс - это значит:

создать информационные структуры, описывающие данный процесс, то есть его дескриптор и контекст;

включить дескриптор нового процесса в очередь готовых процессов;

загрузить кодовый сегмент процесса в оперативную память или в область свопинга.

359. Что такое нити, потоки, треды (threads)?

параллельно выполняющиеся потоки управления в рамках одного процесса.

360. Как организуются нити в современных операционных системах?

361. Чем отличается диспетчеризация процессов от диспетчеризации нитей?

362. Как выполняются нити в современных операционных системах.

363. Как организуется виртуальное адресное пространство при выполнении нитей?

364. что такое прерывание?

аппаратный сигнал, который сообщает процессору, что необходимо временно отложить

выполнение текущей задачи и переключиться на выполнение другой.

365. Для каких целей используется прерывание?

процессор может свободно работать, а также отвечать на события, как только они поступают.

366. Опишите механизм обработки прерываний.

Устройство посылает процессору сигнал прерывания.

Перед тем как ответить на прерывание, процессор должен завершить исполнение текущей команды. 1) Процессор производит проверку наличия прерывания, обнаруживает его и посылает устройству, приславшему это прерывание, уведомляющий сигнал об успешном приеме. Этот сигнал позволяет устройству снять свой сигнал прерывания.

2) передача управления обработчику прерываний.

Сначала необходимо сохранить всю важную информацию, чтобы в дальнейшем можно было вернуться к тому месту текущей программы, где она была приостановлена. Минимальная требуемая информация — это слово состояния программы и адрес очередной выполняемой команды, который находится в программном счетчике. Эти данные заносятся в системный управляющий стек.

3) в программный счетчик процессора загружается адрес входа программы обработки прерываний, 4) Содержимое программного счетчика и слово состояния хранятся в системном стеке.

5) проверка информации состояния, пересылка устройствам ввода-вывода дополнительных инструкций или уведомляющих сообщений.

6) извлечение из стека значений

7) восстановление из стека слова состояния программы и содержимого программного счетчика.

367. Назовите главные функции прерываний.

· распознавание или классификация прерываний;

· передача управления соответствующему обработчику прерываний;

· корректное возвращение к прерванной программе.

368. Для чего используется таблица прерываний?

Для того чтобы связать адрес обработчика прерывания с номером прерывания

369. Что собой представляет таблица прерываний?

Таблица состоит из 256 элементов - FAR-адресов обработчиков прерываний. Эти элементы называются векторами прерываний. В первом слове элемента таблицы записано смещение, а во втором - адрес сегмента обработчика прерывания.

370. На какие классы делятся прерывания, возникающие при работе вычислительной системы?

внешние; (асинхронные)

внутренние; (синхронные)

программные.

371. Назовите асинхронные прерывания, возникающие при работе вычислительной системы.

прерывания от таймера;

прерывания по вводу/выводу;

прерывания по нарушению питания.

372. Назовите синхронные прерывания, возникающие при работе вычислительной системы

при нарушении адресации;

при делении на нуль;

при наличии в поле кода операции незадействованной двоичной комбинации.

373. Что такое прерывания при обращении к супервизору?

прерывание, вызываемое системными командами обращения к супервизору;

374. Как осуществляется выбор сигналов для обработки прерываний

Выбор одного из сигналов для обработки осуществляется на основе приоритетов

375. Какие средства защиты от прерываний имеет процессор?

отключение системы прерываний, маскирование (запрет) отдельных прерываний.

376. Назовите основные дисциплины обслуживания прерываний.

с относительным приоритетом

с абсолютным приоритетом

Разделения времени.

377. Что значит обслуживание прерывания с относительными приоритетами?

При этом обслуживание не прерывается даже при наличии запросов с более высокими приоритетами. после окончания обслуживания данного запроса (текущего) обслуживается запрос с наивысшим приоритетом. для организации такой дисциплины необходимо в программе обслуживания данного запроса наложить маски на все остальные прерывания или просто отключить систему прерываний.

378. Что значит обслуживание прерывания с абсолютными приоритетами?

Всегда обслуживаются задачи с наивысшим приоритетом.

Для реализации этой дисциплины при запросе на обработку прерываний маскируются все прерывания с низшим приоритетом. При этом возможно многоуровневое прерывание, т. е. прерывание программы обработки прерывания. Число уровней прерывания в этом режиме изменяется и зависит от приоритета запроса по принципу стека:

379. Что значит обслуживание прерывания по принципу стека?

запрос с более высоким приоритетом может прервать запрос с более низким приоритетом. При появлении запроса на прерывание система прерываний идентифицирует сигнал и если прерывания разрешены, то управление передается на соотв. программу обработки прерываний

380. Что такое супервизор прерываний?

секция обработки прерываний выделяется в специальный программный модуль наз. супервизором прерываний.

381. Что относится к первому, второму и третьему ресурсу вычислительной системы?

процессоры (процессорное время)

память

периферийные устройства (диски, таймеры, наборы данных, принтеры, сетевые устройства и т.п.)

382. Поясните назначение программных модулей, как ресурсов вычислительной системы.

383. Что такое однократно используемые программные модули?

модули, которые могут быть правильно выполнены только один раз.

384. Назовите повторно используемые программные модули.

привилегированные,

- повторно входимые и

- реентерабельные модули.

385. Что такое привилегированные программные модули?

Тип многократно используемого модуля, которые работают в привилегированном режиме (т.е. при отключенной системе прерываний).

386. Что такое непривилегированные программные модули?

это обычные программные модули, которые могут быть прерваны во время своей работы.

387. Что такое реентерабельные (reenter able) программные модули?

Модули, которые допускают повторное многократное прерывание своего исполнения и повторный запуск.

388. Поясните динамический способ выделения памяти при работе с реентерабельным (reenter able) программным модулем.

С помощью обращения из системной привилегированной секции осуществляется запрос на получение в системной области памяти блока ячеек, необходимого для размещения текущих данных. При этом на вершину стека помещается указатель на начало выделенной области и ее объем. Теперь включается система прерываний (завершилась привилегированная част модуля). Поэтому возможно прерывание во время выполнения основной части модуля. Если прерывание не возникает, то после завершения основной части модуля выполняется запрос на освобождение блока системной области памяти. Если возникает прерывание и другой процесс обращается к этому же самому реентерабельному модулю, для нового процесса вновь заказывается новый блок памяти и на вершину стека записывается новый указатель.

389. Поясните статический способ выделения памяти при работе с реентерабельным (reenter able) программным модулем.

заранее для фиксированного числа процессов резервируются области памяти, в которых будут располагаться переменные реентерабельных модулей. Для каждого процесса – своя область.

390. Что такое повторно входимые (reentrance) программные модули?

Модули, которые допускают многократное параллельное использование, но их нельзя прерывать.

391. Назовите состав повторно входимых (reentrance) программных модулей?

состоят из секций. Каждая секция представляет собой привилегированный программный модуль.

392. Что такое информационные ресурсы вычислительной системы?