1. Жараён тушунчаси. Жараён ҳолати Жараёнлар устидаги амаллар

МАВЗУ: Операцион тизимларнинг жараёнлари

бошқаруви
Режа


1. Жараён тушунчаси.
2. Жараён ҳолати
3. Жараёнлар устидаги амаллар
4. Жараёнларни режалаштириш
5. Режалаштириш кўрсаткичлари ва алгоритмлари.

Жараён тушунчаси. Олдинги маърузуларда, оператсион тизими тушунчасини қараб ўтганимизда, биз кўпинча “дастур” ва “топшириқ” сўзларини кўп ишлатдик. Масалан, хисоблаш тизими битта ёки бир нечта дастурни бажаради, оператсион тизими топшириқни режалаштиради, дастурлар маълумотлар алмашади ва хоказо. Биз бу сўзларни умумий холда ишлатдик ва сиз хар бир аниқ холда нимани тушунаётганингизни тахминан тасаввур қилар эдик. Аммо бир хил сўзлар ҳар хил холатда масалан, хисоблаш тизими ишлов бермайдиган статик холатдаги объектларни ҳам (масалан, дискдаги файллар) ва ижро жараёнидаги бўлган динамик холатдаги объектларни ҳам билдирар эди. Бу холат оператсион тизими лар умумий хоссалари тўғрисида гапирганимизда, яъни унинг ички қурилмалари ва ўзини тутишига эътибор берилмаган холатда мумкин эди. Аммо энди замонавий компьютер тизимлари ишини деталлашган холда ўрганганимизда биз амалларни (терминологияни) аниқлашттиришимизга тўғри келади.

“Дастур ” ва “топшириқ” терминаллари статик, фаол бўлмаган (неактивний) объектларни тавсифлаш учун ишлатилади. Дастур эса, бажарилиш жараёнида динамик, фаол объектга айланади. Унинг ишлаши борасида компьютер турли командаларга ишлов беради ва ўзгарувчилар қийматларини ўзгартиради. Дастур бажарилиши учун, оператсион тизими маълум сон оператив хотира ажратиши, унга киритиш чиқариш қурилмаларни ва файлларни боғлаши, яъни бутун ҳисоблаш тизими ресурслари хисобидан маълум қисмини резервлаб қўйиши керак. Уларнинг сони ва конфигурацияси вақт ўтиши билан ўзгариши мумкин. Бундай компьютер тизимлари ичидаги фаол объектларни тавсифлаш учун “дастур” ва “топшириқ” терминлари ўрнимга янги “жараён” терминини ишлатамиз.
Жараён холати. Кўпинча адабиётларда соддалаштириш учун, жараённи бажарилиш вақтидаги дастурни характерлайдиган абстракция сифатида олиш тавсия этилади.
Жараён оператсион тизими бошқаруви остида хисобланади. Бундай қабул қилишда хисоблаш тизимларида бажариладиган хамма нарса(фақат фойдаланувчи дастурларигина эмас, балки оператсион тизимининг ҳам маълум исмлари ҳам) жараёнлар тўплами сифатида ташкил қилингандир.
Бир процессорли компьютер тизимида вақтнинг ҳар бир моментида фақат битта жараён бажарилиши мумкин. Мультидастурли хисоблаш тизимларида бир нечта жараённи псевдапараллел қайта ишлаш процессорни бир жараёндан иккинчисига ўтказиш ёрдамида амалга оширилади. Бир жараён бажарилгунча, қолганлари ўз навбатини кутади.
Кўриниб турибдики ҳар бир жараён минимум икки холатда бўлиши мумкин:

Бажарилаётган холатдаги жараён, маълум вақтдан сўнг оператсион тизими томонидан тугалланиши, ёки тўхтатилиши ва яна бажарилмаётган холатга ўтказилиши мумкин. Жараён тўхтатилиши иккита сабаб билан рўй бериши мумкин: уни ишини давом эттириши учун бирор бир ходиса талаб этилса, (масалан, кириш –чиқиш операциясини тугаллаш) ёки оператсион тизими томонидан иш жараён учун ажратилган вақт тугаганда рўй беради. Шундан сўнг оператсион тизими белгиланган алгоритм бўйича бажарилмаётган холатидаги жараёнлардан бирини танлайди ва бу жараённи бажарилаётган холатга ўтказади. Тизимда пайдо бўлаётган янги жараён, бошқа жараён бажарилмаётган холатга ўтказилади.

Бу жуда қулай моделдир. У бажарилишга танланган жараён у тўхтатилишига сабаб бўлган ходисани кутиши ва амалда бажаришга тайёр бўлмаслиги мумкин. Бундай холатдан қутилиш учун жараён бажарилмаётган холатни янги иккинчи холатга бўламиз: тайёрлик ва кутиш холатлари.

Тизимда пайдо бўлаётган хар қандай янги жараён тайёрлик холатига тушади. Операцион тизим режалаштиришнинг бирор бир алгоритмидан фойдаланиб, тайёр жараёнлардан бирини танлаб, уни бажарилиш холатига ўтказади.

Бажарилиш холатида жараён дастурий кодини бевосита бажарилиши рўй беради. Жараённинг бу холатидан учта сабаб бўйича чиқиш мумкин:

• 
  оператсион тизими бу жараённинг фаолиятини тўхтатади;
  
• 
  У ўз фаолиятини маълум ходиса рўй бермагунча давом эттира олмайди ва оператсион тизими уни “кутиш” холатига ўтказади;
  
• 
  Хисоблаш тизимида узилиш рўй бериши билан (масалан, бажарилишга ажратилган вақт тугаши билан таймердан узилиш) уни тайёрлик холатига ўтказилади.
  

Кутиш вақтлари тайёргарлик холатига жараён, кутилаётган ходиса рўй бериши билан ўтади ва у яна бажарилиш учун танланиши мумкин. Кейинчалик режалаштириш алгоритми хақида сўз борса, бизнинг моделда яна бир операция қўйилади: бу жараён приоритетини ўзгаришидир.
Жараённи яратиш ва тугаллаш операциялари бир марталик операциялардир, чунки ортиқ қўлланилмайди баъзи тизимли жараёнлар, хисоблаш тизими иши вақтида хеч қачон тугалланмайди.
Жараён холатини ўзгариши билан боғлиқ бўлган, ҳох у ишга тушириш ёки блокировка бўлсин, қоида бўйича кўп марталик хисобланади.
Жараён контексти ва Process Control Block. Оператсион тизими, жараён устидаги амалларни бажара олиши учун, ҳар бир жараён оператсион тизимида маълум маълумотлар структураси сифатида тасвирланиши лозим бу структура(тузилма) шу жараёнга хос маълумотларни ўз ичига олади. Бу маълумотлар қуйидагилар:
Жараён холати Жараён дастурли(счётчиги) ҳисоблагичи, ёки бошқача қилиб айтганда, жараён учун кейинги бажариладиган команда адреси.

• 
  Процессор регистри таркиби.
  
• 
  Хотирани бошқариш ва процессордан фойдаланишни режалаштириш учун зарур маълумотлар(жараён приоритети, адрес макони, ўлчами ва жойлашган ўрни ва хоказолар.)
  
• 
  Хисоб(қайд) маълумотлари жараён идентификация номери, қайси фойдаланувчи унинг ишини инициализация қилди, жараённинг процессордан фойдаланиш умумий вақти ва хоказолар
  

Киритиш – чиқариш қурилмалари билан боғлиқ маълумотлар(масалан, жараёнга қандай қурилмалар боғланган, очиқ файллар жадвали ва хоказолар).
Жараён контексти ва Process Control Block. Албатта бу маълумотлар тизимини ва таркиби хар бир оператсион тизимига боғлиқдир. Кўпгина оператсион тизимиларда жараённи характерловчи маълумот битта эмас, балки бир нечта маълумотлар структурасида сақланади. Бу структуралар ҳар хил номланиши, юқорида келтирилган маълумотларни бир қисмини ёки қўшимча маълумотларни ҳам ўз ичига олиши мумкин. Уни жараён дискриптори, PCB(Process Control Block) ёки жараённи бошқариш блоки деб номлаш мумкин.
Бир марталик амаллар (операциялар).
1.Жараённи яратиш. 2. Жараённи тугаллатиш.
Жараённинг компьютердаги мураккаб хаёт йўли уни туғилишидан бошланади. Жараёнлар концепциясини қўлловчи ихтиёрий оператсион тизими, жараён яратиш воситасига эга бўлиши керак.
Энг оддий тизимларда(масалан, фақат битта аниқ илова иши учун лойихалаштирилган тизимларда) хамма жараёнлар тизим сатрида туғилиши мумкин. Мураккаброқ операцион тизимлар, жараёнларни зарурият бўйича динамик холда яратадилар.
Операцион тизим стартидан сўнг, янги жараён туғилиши сабабчиси бўлиб махсус тизимли чақириқ бажарган фойдаланувчи жараёни ёки операцион тизим бўлиши мумкин, яъни натижада яна жараён бўлиши мумкин.
Янги жараён туғилишига сабаб бўлган жараён ота жараён(parent process) дейилади, қайтадан янги яратилган жараён–фарзанд жараён дейилади(child process). Фарзанд жараён ўз навбатида яна янги фарзанд жараённи яратиши мумкин ва тизим ичида жараённинг генеологик дарахтини тўпламини хосил қиладилар, яъни генеологик ўрмон хосил бўлади.