Beschreibung und verwaltung von prozesse
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Beschreibung und Verwaltung von Prozesse. Kapitel 3. Die wichtigste Anforderungen die ein Betriebssystem erfüllen muss. Kann mehrere Prozesse im Wechsel ausführen, um den Nutzungsgrad des Prozessors zu maximieren, um dabei eine akzeptable Antwortzeit zu erreichen Teilt Prozessen Ressourcen zu

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Beschreibung und Verwaltung von Prozesse

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Presentation Transcript


Beschreibung und Verwaltung von Prozesse

Kapitel 3


Die wichtigste Anforderungen die ein Betriebssystem erfüllen muss

  • Kann mehrere Prozesse im Wechsel ausführen, um den Nutzungsgrad des Prozessors zu maximieren, um dabei eine akzeptable Antwortzeit zu erreichen

  • Teilt Prozessen Ressourcen zu

  • Unterstützt Interprozesskommunikation und Erzeugung von Prozessen durch Benutzer


Prozess

  • Ausführung eines einzelnen Programms

  • Kann aufgelistet (traced) werden

    • Eine Trace ist eine Auflistung der Befehle

Prozess oder Task


Prozessmodell mit zwei Zuständen

  • Ein Prozess kann einem von zwei möglichen Zuständen annehmen

    • Aktiv (Running)

    • Nicht aktive (Not-running)


Prozesse, die nicht laufen in einer Warteschlange


Prozesse

  • Nicht aktiv (bereit)

    • kann ausgeführt werden

  • Blockiert

    • wartet auf E/A

  • Bei der Verwendung einer einzigen Warteschlange kann der Dispatcher nicht einfach den Prozess auswählen, der am längsten gewartet hat, dieser Prozess ist vielleicht blockiert.


Prozessmodell mit fünf Zuständen

  • Aktiv (running)

  • Bereit (ready)

  • Blockiert (blocked)

  • Neu (new)

  • Terminiert (exit)


Zwei Warteschlangen


Suspendierte Prozesse

  • Ist der Prozessor schneller als die E/A so ist es wahrscheinlich, dass alle Prozesse im Speicher auf eine E/A warten

  • Verschiebe diese Prozesse auf die Festplatte (Swapping)

  • Ein blockierter Zustand wird dann ein suspendierter Zustand

  • Zwei neue Zustände

    • Blockiert/Suspendiert (Blocked, suspend)

    • Bereit/Suspendiert (Ready, suspend)


Prozesszustandsübergangsdiagramm mit zwei suspendierten Zuständen


Gründe für die Prozesssuspendierung


Steuerungsstrukturen des Betriebssystems

  • Wenn das Betriebssystem Prozesse und Ressourcen verwalten soll, dann benötigt es Informationen über den aktuellen Zustand der einzelnen Prozesse und Ressourcen

  • Das Betriebssystem erstellt und pflegt Informationstabellen für jede Einheit die es verwaltet


Ausführungsmodi

  • Benutzermodus

    • Weniger privilegierter Modus

    • Benutzerprogramme werden in der Regel in diesem Modus ausgeführt

  • Systemmodus, Steuermodus, oder Kernel-Modus

    • Mehr privilegierter Modus

    • Kernel des Betriebssystems


Prozesserzeugung

  • Zuweisung einer eindeutigen Prozesskennung

  • Zuweisung von Speicherplatz für den Prozess

  • Initialisierung des Prozesskontrollblocks

  • Integration in dynamische Datenstrukturen

    • z.B.: in der Liste für den Zustand Bereit einfügen

  • Erzeugung oder Erweiterung anderer Datenstrukturen

    • z.B.: eine Abrechnungsdatei unterhalten


Wann ein Prozesswechsel erfolgen soll

  • Zeit-Interrupt

    • Der Prozess hat die Dauer der maximal zulässigen Zeitscheibe ausgeführt

    • E/A-Interrupt

  • Speicherfehler

    • Der Prozessor referenziert mit einer Adresse des virtuellen Speicher ein Wort, das sich nicht im Hauptspeicher befindet.


Wann ein Prozesswechsel erfolgen soll

  • Trap

    • ein Fehler- oder Ausnahmezustand ist aufgetreten

    • der gerade aktive Prozess kann in den Zustand „Terminiert“ versetzt werden

  • Supervisor-Aufruf

    • wie z.B. das öffnen einer Datei (Benutzermodus ---> Kernel-Modus)


Moduswechsel

  • Speichern des Prozessorkontexts mit Programmzahler und anderen Registern

  • Aktualisierung des Prozesskontrollblocks des Prozesses, der sich gerade im Zustand »aktiv« befindet

  • Verschieben des Prozesskontrollblocks des betroffenen Prozesses in die entsprechende Warteschlange (bereit, blockiert)

  • Auswahl eines anderen Prozesses für die Ausführung


Moduswechsel

  • Aktualisierung des Prozesskontrollblocks des ausgewählten Prozesses

  • Aktualisierung der Speicherverwaltungs-strukturen

  • Wiederherstellung des Prozessorkontextes wie er zu dem Zeitpunkt bestand, an dem der ausgewählte Prozess zuletzt den Zustand »aktiv« verlassen hat


Ausführung des Betriebssystems

Linux

Geekos

Unix

Win2000/XP


Ausführung des Betriebssystems

  • Kernel ohne Prozesse

    • Ausführung des Kernels außerhalb der Prozesse

    • Das Betriebssystem hat einen eigenen Speicherbereich und einen eigenen Systemstapel

  • Ausführung innerhalb von Benutzerprozessen

    • Ausführung der Betriebssystemsoftware im Kontext eines Benutzerprozesses.

    • Der Prozess wird im privilegierten Modus ausgeführt, es findet keinen Prozesswechsel statt, sondern lediglich ein Moduswechsel innerhalb desselben Prozesses


Ausführung des Betriebssystems

  • Prozessbasiertes Betriebssystem

    • wichtige Kernel-Funktionen sind in Form von separaten Prozessen realisiert

    • Nützlich in einer Mehrprozessor- oder Mehrrechnerumgebung


Prozessorverwaltung in UNIX SVR4

  • Ausführung der Betriebssystemsoftware im Kontext eines Benutzerprozesses.


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