Prosessinhallinta käyttöjärjestelmässä: PCB sisään Operating System

by: Nathaniel Brooks Nathaniel Brooks
Hours Päivitetty

⚡ Älykäs yhteenveto

Käyttöjärjestelmän prosessienhallinta käsittelee prosessien luomisen, ajoituksen ja lopettamisen, kun taas prosessinohjauslohko tallentaa jokaisen prosessin tilan, rekisterit ja prioriteetin, jotta keskusyksikkö voi track ja jatkaa suoritusta luotettavasti.

  • 🔄 Prosessi: Prosessi on suoritettava ohjelma, jonka käyttöjärjestelmä on luonut ja tracked alusta loppuun.
  • 🧠 PCB: Prosessinohjauslohko toimii prosessin aivoina, pitäen sisällään sen tunnuksen, tilan, rekisterit ja prioriteetin.
  • 🏗️ Archirakenne: Prosessimuisti jaetaan pino-, keko-, data- ja tekstisegmentteihin.
  • 🚦 valtiot: Prosessi liikkuu elinkaarensa aikana tilojen välillä: uusi, valmis, käynnissä, odottaa ja lopetettu.
  • 🔀 Kontekstikytkin: Käyttöjärjestelmä tallentaa ja palauttaa piirilevyn tiedot keskeyttääkseen yhden prosessin ja jatkaakseen toista.
  • 🤖 Tekoälyn kulma: Koneoppiminen ennustaa prosessien käyttäytymistä, ja Copilot auttaa aikataulutuksen ja piirilevykoodin luomisessa.
Lue lisää

Prosessinhallinta käyttöjärjestelmissä ja piirilevyissä

Mikä on prosessi?

A prosessi on ohjelman suoritus, joka suorittaa ohjelmassa määritellyt toiminnot. Se voidaan määritellä suoritusyksiköksi, jossa ohjelma suoritetaan. Käyttöjärjestelmä auttaa sinua luomaan, ajoittamaan ja lopettamaan suorittimen käyttämiä prosesseja. Pääprosessin luomaa prosessia kutsutaan lapsiprosessiksi.

Prosessitoimintoja voidaan ohjata helposti piirilevyn (Process Control Block) avulla. Sitä voidaan pitää prosessin aivoina, koska se sisältää kaikki prosessointiin liittyvät tärkeät tiedot, kuten prosessi-ID:n, prioriteetin, tilan ja CPU-rekisterit.

Mikä on prosessinhallinta?

Prosessien hallintaan kuuluu erilaisia ​​tehtäviä, kuten prosessien luominen, ajoittaminen ja lopettaminen, ja se käsittelee myös umpikujaProsessi on suoritettava ohjelma, joka on tärkeä osa nykyaikaisia ​​käyttöjärjestelmiä. Käyttöjärjestelmän on varattava resursseja, jotka mahdollistavat prosessien tiedon jakamisen ja vaihtamisen. Se myös suojaa kunkin prosessin resursseja muilta prosesseilta ja mahdollistaa prosessien välisen synkronoinnin.

Käyttöjärjestelmän tehtävänä on hallita kaikkia järjestelmän käynnissä olevia prosesseja. Se käsittelee toimintoja suorittamalla tehtäviä, kuten prosessien ajoitusta ja resurssien allokointia. Tehokas prosessienhallinta pitää suorittimen kiireisenä ja parantaa kokonaisvaltaista suorituskykyä. CPU-aikataulu.

Käsitellä asiaa Archirakenne

Prosessiarkkitehtuuri Kuva

Prosessiarkkitehtuuri Kuva

Tässä on prosessin arkkitehtuurikaavio. Prosessi on jaettu neljään pääosaan muistissa:

  • pino: Pino tallentaa väliaikaisia ​​tietoja, kuten funktioparametreja, paluuosoitteita ja paikallisia muuttujia.
  • Pino: Tämä varaa muistia, jota voidaan käsitellä prosessin suorituksen aikana.
  • Tiedot: Tämä osio sisältää globaalit ja staattiset muuttujat.
  • Teksti: Tekstiosa sisältää nykyisen toiminnan, jota edustaa ohjelmalaskurin arvo.

AIHEESEEN LIITTYVÄT ARTIKKELIT

Prosessin ohjauslohkot

PCB on lyhenne sanoista Process Control Block. Se on käyttöjärjestelmän ylläpitämä tietorakenne jokaiselle prosessille. PCB tunnistetaan kokonaislukuisen prosessitunnuksen (PID) avulla. Sen avulla voit tallentaa kaikki tarvittavat tiedot... track kaikista käynnissä olevista prosesseista.

Se vastaa myös prosessorin rekistereiden sisällön tallentamisesta. Nämä tallennetaan, kun prosessi siirtyy pois suoritustilasta, ja palautetaan, kun se palaa. Käyttöjärjestelmä päivittää tiedot nopeasti piirilevylle heti, kun prosessi tekee tilasiirtymän.

Prosessitilat

Kun prosessi on luotu, se ei pysy yhdessä tilassa. Se siirtyy useiden tilojen välillä käyttöjärjestelmän aikatauluttaessa sitä ja resurssien vapautuessa.

Prosessin tilakaavio

Prosessin tilakaavio

Prosessin tila on prosessin tila tietyllä ajanhetkellä. Se määrittelee myös prosessin nykyisen sijainnin. Prosessissa on pääasiassa seitsemän vaihetta:

  • Uutta: Uusi prosessi luodaan, kun tiettyä ohjelmaa kutsutaan toissijaisesta muistista (kiintolevyltä) ensisijaiseen muistiin (RAM).
  • Valmis: Valmiustilassa prosessi ladataan ensisijaiseen muistiin ja on valmis suoritettavaksi.
  • odottavat: Prosessi odottaa suorittimen ajan ja muiden resurssien allokointia suoritusta varten.
  • Suoritetaan: Prosessi on suoritustilassa ja toimii suorittimella.
  • Estetty: Tämä on aikaväli, jonka aikana prosessi odottaa tapahtuman, kuten I/O-operaation, valmistumista.
  • Keskeytetty: Keskeytetty tila määrittää ajan, jolloin prosessi on valmis suoritettavaksi, mutta käyttöjärjestelmä ei ole vielä asettanut sitä valmiusjonoon.
  • Lopetettu: Päättymistila määrittää ajan, jolloin prosessi on päättynyt.

Jokaisen vaiheen suorittamisen jälkeen kaikki prosessin käyttämät resurssit vapautetaan ja muisti vapautuu.

Prosessin ohjauslohko (PCB)

Jokaista prosessia käyttöjärjestelmässä edustaa prosessinohjauslohko, jota kutsutaan myös tehtävien ohjauslohkoksi. Tässä ovat piirilevyn tärkeät komponentit:

Prosessin ohjauslohko (PCB)

Prosessin ohjauslohko (PCB)

  • Prosessin tila: Prosessi voi olla uusi, valmis, käynnissä tai odottava.
  • Ohjelmalaskuri: Ohjelmalaskuri sisältää prosessin seuraavan suoritettavan käskyn osoitteen.
  • CPU-rekisterit: Tämä komponentti sisältää akkumulaattoreita, indeksi- ja yleiskäyttöisiä rekistereitä sekä ehtokooditietoja.
  • CPU-aikataulutiedot: Tämä komponentti sisältää prosessin prioriteetin, osoittimet ajoitusjonoihin ja muita ajoitusparametreja.
  • Kirjanpito- ja yritystiedot: Tämä sisältää käytetyn suorittimen määrän, aika-apuohjelmat, kuten reaaliaikaisen käytön, sekä työ- tai prosessinumerot.
  • Muistinhallinnan tiedot: Tämä sisältää perus- ja raja-rekisterien arvon sekä sivu- tai segmenttitaulukot käyttöjärjestelmän käyttämästä muistijärjestelmästä riippuen.
  • I/O-tilatiedot: Tämä lohko sisältää luettelon avoimista tiedostoista ja luettelon prosessille allokoiduista I/O-laitteista.

UKK

Ohjelma on passiivinen joukko ohjeita, jotka on tallennettu levylle, kun taas prosessi on aktiivisessa suorituksessa oleva ohjelma, jolla on oma muisti, rekisterit ja ohjelmalaskuri. Yksi ohjelma voi käynnistää useita prosesseja.

Prosessi on itsenäinen ohjelma, jolla on oma muistitila ja piirilevy. Säie on kevyt suoritusyksikkö prosessin sisällä, joka jakaa kyseisen muistin, joten säikeet vaihtavat nopeammin kuin prosessit.

Kontekstinvaihto tallentaa prosessin nykyisen tilan piirilevylle ja lataa seuraavan prosessin tilan toiselta piirilevyltä. Tämä antaa suorittimen keskeyttää yhden prosessin ja jatkaa toista, vaikka se lisää aikataulutustyötä.

Piirilevy säilytetään suojatussa muistin osassa, johon käyttäjäprosessit eivät pääse käsiksi. Käyttöjärjestelmä säilyttää kaikkia piirilevyjä prosessitaulukossa, joka on indeksoitu kunkin prosessitunnisteen (PID) mukaan.

Lapsiprosessi on uusi prosessi, jonka olemassa oleva pääprosessi luo, yleensä järjestelmäkutsulla, kuten fork(). Lapsiprosessi voi periä resursseja pääprosessilta ja toimia sitten itsenäisesti.

Piirilevylle tallennettu ohjelmalaskuri sisältää prosessin seuraavan suoritettavan käskyn osoitteen. Kun prosessia ajoitetaan uudelleen, suoritin lataa tämän arvon uudelleen, jotta suoritus jatkuu siitä, mihin se pysähtyi.

Koneoppimismallit ennustavat prosessien purkausaikoja, resurssien tarpeita ja vikoja, helping Aikatauluttajat sijoittavat ja priorisoivat prosesseja tehokkaammin. Tekoälypohjaisia ​​hallintajärjestelmiä tutkitaan pilvipalvelimille ja datakeskuksille viiveen ja energiankulutuksen vähentämiseksi.

Kyllä. GitHub Copilot voi tukea prosessien luomista, piirilevyjen tietorakenteita, kontekstinvaihtorutiineja ja ajoitussimulaatioita C- tai JavaTarkista aina luodun koodin tilasiirtymät ja muistin käsittely oikein ennen sen käyttöä.

Tiivistä tämä viesti seuraavasti: