Б2В 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: Реального времени. Жестко исполняются в течение определенного заданного времени. Интерактивные процессы Все остальные Классификация процессов по происхождению: Порождающие. Задает некоторые требования или условия. Порожденные. Создается по данным требованиям или условиям. Классификация результативности процесса: Различные – это все остальные, что не входят в 2-4. Эквивалентные имеют одинаковый конечный результат при обработке одних и тех же исходных данных, но при этом используются различные трассы процессов. Тождественные включают в себя требование эквивалентности, при этом работают одни и те же программные средства и в общем случае трассы тоже не совпадают. 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: Последовательные. Интервалы времени существования процессов не пересекаются. Параллельные. Строгое совпадение по времени моментов начала и завершения процессов. 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: Внутренние. Процесс развивается на уровне ЦП Внешние. Развитие под контролем ОС. Классификация по принадлежности к ОС: Системные Прикладные Классификация по связности: Изолированные. Не поддерживают никакие варианты связей. Информационно независимые. Используют совместно некоторые ресурсы, но информационно между собой не связаны. Между ними функциональная или временная связи. Взаимодействующие. Процессы с информационными связями. Информационные связи могут быть по-разному реализованы: передача параметров, обмен сообщениями, общие структуры данных 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

19Б3В 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. 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. 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. К узлу управления относят: регистры команд, дешифратор команд, устройство управления. 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.