Свойства и классификация процессов в ОС

Процесс – это абстракция, описывающая выполняющую программу. Для ОС процесс – это единица работы и заявка на потребление системных ресурсов.

В многозадачной среде процесс может находиться в нескольких основных состояниях: ожидание, выполнение и готовности.

Жизненный цикл начинается с готовности, затем выполнения, а потом остальное.

Состояние операционной среды процессов отражается состояние регистров и программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информации о незавершенных операциях ввода\вывода, кодами ошибок выполняемых системных вызовов. Оно хранится в специальной структуре, называемой контекстном процессов. Структура хранения, поля и реализация зависит от ОС.

В совокупности структура данных, в которой хранится вся информация, необходимая для выполнения процесса, называется блок выполнения процесса или PCB – Process Control Block. Делится на две части:

1.Содержимое всех регистров (или регистровый контекст процессов)

2.Всё остальное (или системный контекст процессов).

Код и данное, находящиеся в адресном пространстве процесса, называется его пользовательским контекстом.

Дескриптором процессов (handle) называется структура, включающая идентификатор процесса, состояние, привилегии и место нахождения кодовых процессов. Дескриптор – описатель процесса.

Очереди процессов представляют собой списки их дескрипторов.

Все процессы могут характеризоваться по различным признакам.

Классификация по времени существования:

1. Реального времени. Жестко исполняются в течение определенного заданного времени.

2. Интерактивные процессы

3. Все остальные

Классификация процессов по происхождению:

1. Порождающие. Задает некоторые требования или условия.

2. Порожденные. Создается по данным требованиям или условиям.

Классификация результативности процесса:

1. Различные – это все остальные, что не входят в 2-4.

2. Эквивалентные имеют одинаковый конечный результат при обработке одних и тех же исходных данных, но при этом используются различные трассы процессов.

3. Тождественные включают в себя требование эквивалентности, при этом работают одни и те же программные средства и в общем случае трассы тоже не совпадают.

4. Равные отвечают требованиям тождественности, но трассы совпадают полностью. Самые жесткие требования.

В понятие «Трасса процесса» включается не только в результат процесса, но и в способы достижения данного результата. Она включает все состояния в жизни процесса.

Классификация процессов по динамическому признаку:

1. Последовательные. Интервалы времени существования процессов не пересекаются.

2. Параллельные. Строгое совпадение по времени моментов начала и завершения процессов.

3. Комбинированные. Т1 и Т2 не совпадают, но есть частичное перекрытие.

Понятие по времени Т1 и Т2 – момент начала и завершения процесса.

Классификация процессов по принадлежности к ЦП:

1. Внутренние. Процесс развивается на уровне ЦП

2. Внешние. Развитие под контролем ОС.

Классификация по принадлежности к ОС:

1. Системные

2. Прикладные

Классификация по связности:

1. Изолированные. Не поддерживают никакие варианты связей.

2. Информационно независимые. Используют совместно некоторые ресурсы, но информационно между собой не связаны. Между ними функциональная или временная связи.

3. Взаимодействующие. Процессы с информационными связями. Информационные связи могут быть по-разному реализованы: передача параметров, обмен сообщениями, общие структуры данных

4. Конкурирующие. Характеризуются взаимоисключающими требованиями к совместно используемым ресурсам.

Процессы могут поддерживать различные варианты связи. Рассматриваются связи функциональные, связи управляющие, связи информационные.

Рис.2.2 Классификация процессов

57. Микропроцессоры: общая структура, назначение основных блоков, принцип работы, применение

Микропроцессор - самостоятельное или входящее в состав ЭВМ устройство, осуществляющее обработку информации и управляющее этим процессом, выполненное в виде одной или нескольких БИС. В общем случае в состав микропроцессора входят: арифметико-логическое устройство (АЛУ), блок управления и синхронизации, ЗУ, регистры и др. блоки, необходимые для выполнения операций вычислительного процесса. Как БИС микропроцессор характеризуется степенью интеграции, потребляемой мощностью, помехоустойчивостью, нагрузочной способностью активных выводов (определяющей возможность подключения к данному микропроцессору и др. БИС) технологией изготовления, типом корпуса, техническим ресурсом, устойчивостью к механическим, климатическим и радиационным воздействиям. Как вычислительное устройство микропроцессор характеризуется производительностью, разрядностью обрабатываем данных и выполняемых команд, возможностью увеличения разрядности, числом команд (микрокоманд), количеством внутренних регистров, возможностью обеспечения режима прерывания (уровней приоритета) способностью к обработке десятичных кодов, объемом адресной памяти, наличием канала прямого доступа к памяти, типом и числом входных и выходных шин и их разрядностью, наличием и видом программного обеспечения, способом управления.

Микропроцессоры, используемые в средствах вычислительной техники различного назначения (для решения широкого круга разнотипных задач), называются универсальными. Микропроцессоры, предназначенные для построения какого-либо одного типа вычислительных устройств, называются специализированными; типичный пример – микропроцессор в калькуляторе. По способу управления различают микропроцессоры со схемным и микропрограммным управлением. Микропроцессоры со схемным управлением имеют более высокое быстродействие, однако, их работа однозначно определяется постоянным набором команд (хранящихся в их памяти) и соответствующей электрической схемой, которая зачастую бывает довольно сложной из-за необходимости иметь в микропроцессоре как можно больше команд. Функционирование микропроцессора с микропрограммным управлением определяется последовательностью микрокоманд, состав и очередность выполнения которых устанавливается оператором. Такие микропроцессоры имеют сравнительно невысокое быстродействие, но они более универсальны, легче перестраиваются с одной программы на другую.

Структурная схема микропроцессора.

В состав МП входят арифметико - логическое устройство, устройство управление и блок внутренних регистров.

МХ – мультиплексор

Микропроцессор содержит 3 узла: операционный узел, узел управления и внутренняя память.

К операционному узлу относятся:

Арифметическо-логическое устройство состоит из двоичного сумматора со схемами ускоренного переноса, сдвигающего регистры и регистров для временного хранения операндов. Обычно это устройство выполняет по командам несколько простейших операций: сложение, вычитание, сдвиг, пересылку, логическое сложение (ИЛИ), логическое умножение (И), сложение по модулю 2.

Десятичный корректор, аккумулятор, регистр аккумулятора и временного хранения и регистр признаков.

Регистр – аккумулятор (“накопитель”), предназначен для временного хранения операнда или промежуточного результата действий производимой в АЛУ. Разрядность регистра равна разрядности информационного слова.

1. Регистр признаков представляет собой набор триггеров – флажков. В зависимости от результатов операций, выполняемых АЛУ, каждый триггер устанавливается в состояние 0 или 1. Флажковые биты, определяющие содержимое регистра, индицируют условные признаки: нулевого результата, знака результата, перевыполнения и т. п. Эта информация, характеризующая состояние процессора, важна для выбора дальнейшего пути вычислений.

2. Ко внутренней памяти относятся: 8-ми разрядный регистр общего назначения (В,С,D,Е,Н,L) и 16-ти разрядные регистры (SP (указатель стека) и РС (счетчик команд)), инкрементор и дикрементор, которые позволяют автоматически без участия АЛУ осуществлять инкрементирование регистра, 2 вспомогательных регистра (W,Z) и мультиплексор.

3. К узлу управления относят: регистры команд, дешифратор команд, устройство управления.

4. Устройство управления управляет работой АЛУ и внутренних регистров в процессе выполнения команды. Согласно коду операций, содержащемуся в команде, оно формирует внутренние сигналы управления блоками МП. Адресная часть команды совместно с сигналами

Любую задачу компьютер разбивает на отдельные логические операции, производимые над двоичными числами, причем в одну секунду осуществляются сотни тысяч или миллионы таких опера-

ций. Сложение, вычитание, умножение и деление – элементарные операции, выполняемые АЛУ ЭВМ. Полный набор таких операций называют системой команд, а схемы их реализации составляют основу АЛУ. Помимо арифметического устройства АЛУ включает и логическое устройство, предназначенное для операций, при осуществлении которых отсутствует перенос из разряда в разряд. Иногда эти операции называют логическое И и логическое ИЛИ. Все операции в АЛУ производятся в регистрах - специально отведенных ячейках АЛУ. Время выполнения простейших операций определяется минимальным временем сложения двух операндов, находящихся в регистрах. В случае, если одно или оба слагаемых находятся не в регистрах, а в запоминающем устройстве (ЗУ), учитывается также время пересылки слагаемых в регистры и время записи полученной суммы в ЗУ. В большинстве современных микропроцессоров это время составляет от нескольких сотен наносекунд до нескольких микросекунд.

58. Протокол TCP.

Этот протокол занимается предварительным установлением соединения. Он организует надежное сквозное соединение на прикладном уровне. Каждому прикладному процессу ставится в соответствии номер порта. Этот номер идентифицирует процесс. Узел

TCP – Transmission Control Protocol

IP – Internet Protocol

Стек протокола был создан в 1974 году по заказу мин обороны США

I

Протокол – это правило взаимодействия двух одноименных уровней на смежных концах.

В TCP/IP очень хорошо развиты первые два уровня: уровень сетевых интерфейсов (физический и канальный уровни)

II

Протокол IP является основным протоколом второго уровня и стека TCP/IP в целом. Он не гарантирует надежную доставку данных. Его основная задача – выбор наилучшего маршрута и протокол IP перекидывает это на RIP и OSPF протоколы (тоже 2 уровень), а так же реализован дейтаграммный способ передачи. На 2 уровне так же работает ICMP протокол – протокол управляющих сообщений сети.

III

На транспортном уровне основной протокол – TCP, протокол управления передачей. Основная функция – это надежность, правильность доставки данных.

UDF – второй протокол уровня, User Datagramm Protocol, протокол управления пользовательскими дейтаграммами, данными – каждый пакет передается независимо, а следовательно UDF не гарантирует надежную доставку данных, т.к. не устанавливается связь заранее (единица измерения данных – сегмент, который будет передан на ряд пакетов и передан вниз…)

Протокол TCP устанавливает предварительное соединение, для чего формируется сегмент-запрос, в котором содержится номер соответствующего сокета

Протокол UDF передает данные не критичной надежности.