Bài giảng Hệ điều hành: Tiến trình cung cấp cho người học các kiến thức: Tiến trình là gì, trạng thái của tiến trình, khối điều khiển tiến trình (PCB), thao tác trên tiến trình, điều phối (lập lịch) tiến trình, truyền thông liên tiến trình. Mời các bạn cùng tham khảo.
TIẾ TRÌN N H ThS Nguyễn Lê Minh Khoa CNTT, ĐH Giao thơng vận tải Email: nlminh@utc2.edu.vn NỘI • Tiến trình gì?DUNG • Trạng thái tiến trình • Khối điều khiển tiến trình • (PCB) • Thao tác tiến trình • Điều phối (lập lịch) tiến trình Truyền thơng liên tiến trình TIẾN TRÌNH LÀ • Tiến trình GÌ? chương trình thực • Được xem đơn vị làm cá Hệđiều việc c • hành • Chương Chương trình trìnhvs Tiến trình• Thực thể tĩnh • Khơng sở hữu tài ngun cụ thể • Tiến trình • Thực thể động • Được cấp số tài nguyên (memory, CPU Registers) để chứa liệu thực lệnh TIẾN TRÌNH LÀ GÌ?hiện tiến trình thể • Các hoạt động qua đếm chương trình (program dun cá ghi (registers củ xửlý counter) g c ) a vànội PROCESS IN MEMORY • Text section (Đoạn mã lệnh) • • Chứa mã lệnh chương trình (compiled program code) Data section (Đoạn liệu) • • Chứa biến toàn cục (global variables) biến static • Khởi tạo trước thực thi hàm main Heap • Dành cho cấp phát nhớ động (dynamic memory allocation) • Được quản lý thơng qua hàm: new, Figure credit: Abraham Silberschatz, Greg Gagne, and Peter Baer Galvin, "Operating System Concepts, Ninth Figure credit: https://cg2010studio.wordpress.com/2011/06/26/process-in- TRẠNG THÁI CỦA TIẾN TRÌNH • Khi thực hiện, trạng thái tiến trình thay • đổi Trạng thái tiến trình xác định • hoạt • New (Khởi tạo)của – tiến động thời nótrình khởi tạo • Ready (Sẵn sàng) – tiến trình chờ cấp Tiến trình nhận trạng thái CPU để sau: • thực thi lệnh • Running (Thực hiện) – câu lệnh tiến trình • thực Waiting (Chờ đợi) – tiến trình tạm dừng để chờ Figure credit: Abraham Silberschatz, Greg Gagne, and Peter Baer Galvin, "Operating System Concepts, Ninth Edition ", Chapter KHỐI ĐIỀU KHIỂN TIẾN TRÌNH • Process Control Block • (PCB) Cấu trúc tiến trình thơng tin chophépxá định c Figure credit: Abraham Silberschatz, Greg Gagne, and Peter Baer Galvin, "Operating System Concepts, Ninth KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRÌN TIẾN H • Các thơng tin • Process state (Trạng thái tiến trình) PCB • Program counter (Bộ đếm chương • trình) • CPU registers (Các ghi) phối tiến • Mức độ ưu tiêninformation tiến trình,(Thơng vị trí hàng đợi, … CPU scheduling trình) điều management information (Thơng tin • tin Memory nhớ • tiến trình) • Thời gian sử dụng CPU, giới hạn thời gian information (thông tin thống kê): I/O status information • Accounting • Danh sách thiết bị vào/ra cấp phát cho tiến trình, file mở 10 Figure credit: Abraham Silberschatz, Greg Gagne, and Peter Baer Galvin, "Operating System Concepts, Ninth 19 CÁC HÀNG ĐỢI PHỐ I chuyể ĐIỀU • Trong suốt thời tồn tiến trình di giữ gian cá hàn đợi a c g n 20 B ĐIỀ PHỐ – SCHEDUL Ộ U I ER Lựa tiến trình hàng •chọn Điều phối đợi dài hạn (Job scheduler; Long-term • scheduler) Điều phối ngắn hạn (CPU scheduler; Short-term scheduler) 21 BỘ ĐIỀU PHỐI DÀI HẠN • Thuật ngữ: Job scheduler, long-term • scheduler Trong hệ thống lơ, số lượng tiến trình đưa vào hệ • thống thường nhiều số lượng tiến trình • thực thi Các tiến trình lưu trữ tạm thời thiết bị lưu trữ (mass-storage device), thường ổ đĩa (disk) 22 BỘ ĐIỀU PHỐI DÀI • Bộ điềuHẠN phối dài hạn kiểm sốt mức độ đa chương trình • Nếu mức độ đa chương trình ổn định, điều dài phối hạn gọi có tiến trình rời hệ thống • • Điều phối khơng thường xun Tiến vịtrình thiên vào/ra (I/O •• Đơn giây/phút • bound) Lựa chọn tiến trình: trình thiên CPU (CPU • Tiến bound) • Trong nhiều hệ thống, khơng có điều phối dài Cần lựa chọn loại tiến hạntrình • Ví dụ: Time-sharing system, như: Unix, Microsoft Windows 23 BỘ ĐIỀU PHỐI NGẮN HẠN • Thuật ngữ: CPU scheduler, short-term • scheduler Lựa chọn tiến trình từ ready • phối CPU cho queu vàphân e • Được thực thường xun • Thuậ tố lựachọ tiếntrình Phải thực nhanh t n n ? 24 BỘ ĐIỀU PHỐI TRUNG HẠN • Thuật ngữ: Medium-term scheduler • Trong số hệ chia sẻ thời gian (timesharing • systems), có thêm điều phối trung hạn Nhiệm vụ • • Đưa tiến trình khỏi nhớ (làm giảm mức độ đa chương trình) • Sau đưa tiến trình trở lại tiếp tục thực Mục đích 25 B ĐIỀ PHỐ TRUN HẠ Ộ U I N G 26 CHUYỂN ĐỔI GIỮA CÁC TIẾN TRÌNH • Thơng tin tiến trình thời (chứa PCB) ngữ cảnh trình chuyển • gọi Việclàchuyển giữa(context) tiến trìnhcủa cịntiếngọi đổi • ngữ cảnh (context switch) Xảy khi: • • Có ngắt • Tiến trình gọi lời gọi hệ thống trình khác, Trước chuyển sang thực ngữ • tiến Khi cấp phát CPU thực trở lại, ngữ cảnh cảnh lưu vào PCB khôi phục từ PCB vào ghi 27 Figure credit: Abraham Silberschatz, Greg Gagne, and Peter Baer Galvin, "Operating System Concepts, Ninth 28 TRUYỀN THƠNG LIÊN TIẾN •TRÌNH Phân loại tiến trình • Hợp tác tiến trình • Hai mơ hình truyền • thơng liên tiến trình memory systems • Shared Messag passin system e g s 29 PHÂN LOẠI TIẾN TRÌNH • Tiến trình • Điểm bắt đầu tiến trình tiến trình • • Điểm bắt đầu tiến trình Tiến trình song kết thúc củasong trình • tiến Tiến trình độc • Tiến trình lập hợp tác nằmsau điểm kết thúc nằmgiữ điểm bắt đầu a 30 HỢP TÁC • Mục đích • Chia sẻ thơng tin TIẾ TRÌN N H • Tăng tốc độ tính • tốn • Module hố Tiện dụng • u cầu chế: • Truyền thơng cá tiến trình • Đồng hố hoạtc động tiến trình 31 HAI MƠ HÌNH CƠ BẢN CỦA TRUYỀN • Shared THƠNG LIÊN TIẾN • Một vùng nhớ chung thiết lập cho tiến trình Memory • hợp tác TRÌNH Các tiến trình trao đổi thơng tin việc đọc (reading) • ghi • (writing) liệu vào vùng nhớ chung • Nhanh Khó set up • Message hệ đa tính (multiple • Khơng Các tiếndùng trìnhđược trao đổi thơng tinmáy thơng qua hình thức Passing computers) truyền • thơng điệp • Dùng chia sẻ lượng thơng tin nhỏ, hệ đa • MT Dễ lập trình Shared Memory Chậm cần đến lời gọi hệ thống (System calls) 32 33 ... • Tiến trình gì?DUNG • Trạng thái tiến trình • Khối điều khiển tiến trình • (PCB) • Thao tác tiến trình • Điều phối (lập lịch) tiến trình Truyền thơng liên tiến trình TIẾN TRÌNH LÀ • Tiến trình. .. Tiến trình tạo • Khởi tạo hệ thống (OS is • boosted) • Tiến trình Tiến trình người dùng tạo 13 TIẾN TRÌNH • Một tiến trìnhCON tạo nhiều tiến trình hoạt động • • cùn g • Tiến trình tạo: tiến trình. .. • Tiến trình tạo: tiến trình (children) Cây tiến trình (Tree of process) Phân phối tài ngun • • Tiến trình lấy tài ngun từ hệ điều hành •? ?Tiến tụcngun thực đồngtrình thời với tiến trình Tiếntrình