Основные события и состояния процесса пользователя в реальном времени

Три события (запуск, блокирование, активизация) и состояния (готов, выполняется, ждет) мы уже знаем.

Чтобы предотвратить случайный либо умышленный монопольный захват ресурсов машины каким-то одним процессом пользователя, ОС устанавливает в аппаратном таймере прерываний некоторое значение, называемый квантом времени. В течение этого кванта данному процессу предоставляется право занимать ЦП. Если процесс сам не освободит ЦП до истечения установленного кванта, таймер вырабатывает сигнал прерывания, по которому управление будет передано ОС. Получив управление, ОС переведет выполнявшийся процесс в конец списка готовых процессов, а первый процесс из списка - в состояние выполнения. Это изменение состояния описывается следующей фразой псевдоязыка:

истечение кванта (имя процесса): выполняется ® готов.

Есть еще два важных события: " приостановка " и " возобновление ", связанные с ОС реального времени в человеко-машиной системе. Приостановка - это кратковременное исключение определенных процессов с его ресурсами (ЦП, память). Возобновление - операция подготовки процесса к повторному запуску с той точки, в которой он был приостановлен. Приостановка и возобновление выполняются, как правило, по инициативе человека через процессы ОС, запускаемые пользовательским интерфейсом.

Причины приостановки:

- ненадежность системы и есть признаки, что она может отказать;

- пользователь решает выяснить, правильно ли сформированы промежуточные результаты, а после этого возобновить процесс не с начала, а с точки приостановки;

- «пик» нагрузки; приостановка уменьшает пик нагрузки, процесс возобновляется после того, как нагрузка возвратится к обычному уровню.

Приостановка может касаться готовых к выполнению процессов, выполняемых процессов и ждущих процессов, поскольку оператор не знает текущего состояния процесса. Причем из первых двух состояний процесс переходит в "приостановлен - готов", а в третьем случае в "приостановлен - ожидание".

Итак мы имеем следующие дополнительные описания на псевдоязыке:

приостановка_готов (имя процесса): готов® приостановлен-готов;

возобновление_активизация (имя процесса): приостановлен-готов®готов;

приостановка_выполнение (имя процесса): выполняется ® приостановка-готов;

приостановка_ожидание (имя процесса): ожидание ® приостановлен-ожидание;

возобновление_ожидание (имя процесса): приостановлен-ожидание ® ожидание.

Диаграмма состояний представлена на рисунке 4.4

Блок управления процессом

Представителем процесса в ОС является блок управления процессом (Process Control Block - РСВ). Это структура данных, содержащая необходимую информацию о процессе. Главные поля этого блока:

- уникальный идентификатор процесса (имя или номер процесса);

- последнее состояние невыполняемого процесса (контекст процессора - код состояния, содержимое последнего при выполнении СчАК, состояние флагов результата: <,>,= и т.д.);

- приоритет процесса;

- указатели памяти процесса (начало и конец);

- указатели выделенных процессу ресурсов;

- область сохранения регистров.

Списки готовых и ждущих процессов ссылаются на РСВ. Вообще для ОС характерно использование массы блоков и таблиц, необходимых для управления. Модули ОС выполняют свои действия на основе данных в этих блоках и таблицах.

Когда ОС переключает ЦП с процесса на процесс, она использует области сохранения регистров, предусмотренные в РСВ, чтобы запомнить информацию (контекст), необходимую для возобновления каждого процесса.

В некоторых ОС эти блоки называют ТСВ - ОС ЕС, образ задачи - ОСРВ.

В современных ПЭВМ, работающих в защищенном режиме, начиная с АТ-286 РСВ реализован аппаратурно и назван ТSS (TASK SEGMENT STATUS) - сегмент состояния задачи. TSS существует для каждой задачи, включая также процессы ОС. Этот сегмент представляет собой область памяти, в которой представлен контекст задачи в момент ее перевода из "выполняемых" в другие, но уже неактивные состояния. Контекст включает все регистры, флаги, ссылки на локальную (только этой задачи) таблицу дескрипторов с указаниями адресного пространства.

Каждый TSS имеет особый дескриптор: TSS - дескриптор. В нем указано расположение TSS и уникальный идентификатор. ОС использует уникальный идентификатор для однозначного определения задачи.

В ПЭВМ есть регистр задачи TR (TASK REGISTER), ссылающийся на TSS- дескриптор активной задачи. В TSS- дескрипторе есть информация по адресации TSS. Схема связей TSS, TR и TSS- дескриптора активной задачи представлена на рис. 4.5.

При переходе новой задачи в состояние "выполняется" по событию "запуск", происходит следующее:

- в текущем TSS запоминается контекст;

- из TSS "готового" восстанавливается контекст;

- TR устанавливается на новый активный процесс.

Поскольку был восстановлен IP, то "готовая" задача получит управление с раннее прерванной точки.

Дата добавления: 2015-10-02