Chng 2 KHI NiM QU TRNH Khoa Cng

  • Slides: 49
Download presentation
Chương 2 KHÁI NiỆM QUÁ TRÌNH Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học

Chương 2 KHÁI NiỆM QUÁ TRÌNH Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Mục đích và yêu cầu Mục đích: • Hiểu được sự hình thành nên

Mục đích và yêu cầu Mục đích: • Hiểu được sự hình thành nên quá trình trong hệ thống như thế nào. • Hiều được qui luật chuyển đổi các trạng thái của quá trình Yêu cầu: • Viết ra được các sơ đồ trạng thái của quá trình. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Nội dung I. III. IV. Quá trình (Process) Định thời process(CPU scheduling) Các tác

Nội dung I. III. IV. Quá trình (Process) Định thời process(CPU scheduling) Các tác vụ trên process(tạo và kết thúc process) Process hợp tác (Cooperating Process) V. Giao tiếp liên process Interprocess Communication (IPC) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

I. Khái niệm quá trình(process) § Os thực thi nhiều loại chương trinh khác

I. Khái niệm quá trình(process) § Os thực thi nhiều loại chương trinh khác nhau • Batch system : thực hiện các job • Time-sharing systems : thực hiện user programs or tasks § Các thuật ngữ Job và process là tương tự hau § Process • một chương trình đang thực thi(executing proram), sự phát triền của process phải theo kiểu tuần tự. § Một process bao gồm các phần • Program counter (PC): – bộ đếm chương trình • Stack : -ngăn xếp • Data section: - đọan dữ liệu – So sánh process và program Ø Process ≈ active <> Passive ≈ Program Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Yêu cầu đối với Os Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công

Yêu cầu đối với Os Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

I. 2 Process Control Block (PCB) Mỗi process trong hệ thống được diễn tả

I. 2 Process Control Block (PCB) Mỗi process trong hệ thống được diễn tả bởi một PCB: Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

PCB • Mỗi PCB Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp

PCB • Mỗi PCB Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

CÁC BƯỚC NẠP PROCESS VÀO BỘ NHỚ Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại

CÁC BƯỚC NẠP PROCESS VÀO BỘ NHỚ Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Loader Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi

Loader Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

I. 3 Các trạng thái của process Mô hình hai trạng thái – running

I. 3 Các trạng thái của process Mô hình hai trạng thái – running – not running, có thể được giữ trong hàng Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Mô hình 5 trạng thái (t. t) Khi process thực thi nó có thể

Mô hình 5 trạng thái (t. t) Khi process thực thi nó có thể thay đổi trạng thái (state) • New: process được khởi tạo • Running: process ở trong CPU các lệnh đang được thực hiện • Ready: process đang chờ đến lượt để được thực thi. • Blocked: process đang chờ một sự khiện nào đó xuất hiện • Exit: completed/error exit Chỉ có 1 process ở running trên mỗi procesor tại một thời điểm Có nhiều process ờ ready và blocked tại một thời điểm Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Ví dụ về trạng thái của process Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại

Ví dụ về trạng thái của process Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các trạng thái của process(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học

Các trạng thái của process(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các trạng thái của process(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học

Các trạng thái của process(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các trạng thái của process(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học

Các trạng thái của process(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Lưu đồ 7 -trạng thái của process Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại

Lưu đồ 7 -trạng thái của process Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

II. Định thời Process (process scheduling) • Là cơ sở cho các hệ thống

II. Định thời Process (process scheduling) • Là cơ sở cho các hệ thống multiprogramming và Time Sharing – Multiprogramming: • Có nhiều process phải thực thi luân phiên nhau • Cưc đại hiệu suất của CPU – Time Sharing : • Cho phép users tương tác khi program đang chạy • Tối thiểu thời gian đáp ứng Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các hàng đợi định thời Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công

Các hàng đợi định thời Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Hàng đợi Ready & I/O Device Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học

Hàng đợi Ready & I/O Device Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Định thời Process Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP

Định thời Process Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các bộ định thời(schedulers) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp

Các bộ định thời(schedulers) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các bộ định thời(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công

Các bộ định thời(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Chuyển ngữ cảnh (context switch) (CPU chuyển giữa các process) Khoa Công Nghệ Thông

Chuyển ngữ cảnh (context switch) (CPU chuyển giữa các process) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Chuyển ngữ cảnh (t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công

Chuyển ngữ cảnh (t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các bước chuyển ngữ cảnh Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công

Các bước chuyển ngữ cảnh Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Chuyển ngữ cảnh xẩy ra khi nào Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại

Chuyển ngữ cảnh xẩy ra khi nào Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các ví dụ về Interrupt Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công

Các ví dụ về Interrupt Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Medium Term Scheduling Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP

Medium Term Scheduling Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

III. Các tác vụ lên process § Các process trong hệ thống có thể

III. Các tác vụ lên process § Các process trong hệ thống có thể được thực thi đồng thời và chúng phải được tạo và xóa một cách năng động. § vì vậy Os phải cung cấp cơ cấu để tạo (process creation) và kết thúc (process Termination) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

III. 1 Tạo process (process creation) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học

III. 1 Tạo process (process creation) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Mối quan hệ cha/con Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp

Mối quan hệ cha/con Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Cây process trong UNIX Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp

Cây process trong UNIX Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Mối quan hệ cha/con(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công

Mối quan hệ cha/con(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

III. 2 Kết thúc thực thi process (process Termination) Khoa Công Nghệ Thông Tin

III. 2 Kết thúc thực thi process (process Termination) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Kết thúc thực thi process(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học

Kết thúc thực thi process(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

IV. Các Process hợp tác § Process độc lập (Independent process): • không thể

IV. Các Process hợp tác § Process độc lập (Independent process): • không thể tác động hay chịu tác động bởi sự thực hiện của process khác. § Process hợp tác (cooperating process): • Có thể tác động hoặc chịu sự tác động bởi sự thực hiện của process khác. • Vd: process này chia sẻ data với process kia Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Các process hợp tác (tiếp) § Ưu điểm: • • Chia sẻ thông tin

Các process hợp tác (tiếp) § Ưu điểm: • • Chia sẻ thông tin -information sharing Tăng tốc độ tính toán - computation speed-up Mô-dun hóa -Modularity Sự tiện lợi – converience (vd user cùng thực hiệ soạn thảo, in ấn, biên dịch song). Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Bài tóan Producer-Consumer • Mô hình cho các process hợp tác, quá trình sản

Bài tóan Producer-Consumer • Mô hình cho các process hợp tác, quá trình sản xuất (producer process) tạo ra các thông tin để các quá trình tiêu thụ (consumer producer) sử dụng. Sự trao đổi thông tin thực hiện qua buffer – Unbounded-buffer: giả thiết kích thước buffer vô hạn – Bounded-buffer: thừa nhận có một kích thước buferr cố định – Producer và consumer phải được đồng bộ họat động • Consumer không thể sử dụng một data mà producer chưa kịp tạo ra – Producer không được tạo thêm sản phẩm khi buffer đã đầy (bounded buffer) § Hiện thực buffer – Shared memory – Interprocess communcation facility(IPC) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Ví dụ Shared Bounded-Buffer Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp

Ví dụ Shared Bounded-Buffer Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Shared Bounded-Buffer(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP

Shared Bounded-Buffer(t. t) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

V. Giao tiếp liên quá trình Interprocess Communication (IPC) § Lả cơ chế để

V. Giao tiếp liên quá trình Interprocess Communication (IPC) § Lả cơ chế để các process giao tiếp và đồng bộ các hành động của chúng mà không phải dùng chung resourcese § Khả năng IPC cung cấp 2 họat động: • send(message): - kích thước của message cố định hoặc biến đổi • receive(massage) § Nếu các quá trình P và Q muốn giao tiếp chúng cần phải: • • thiết lập một liên kết giao tiếp (communication link) giữa chúng trao đổi các message qua các họat động send/receive § Sự thực hiện của communication link • • physical (vd shared memory, hardware bus) logical (vd : logical properties) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Hiện thực IPC? Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP

Hiện thực IPC? Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Direct Communication § Các quá trình phải xác định rõ tên của nhau: •

Direct Communication § Các quá trình phải xác định rõ tên của nhau: • Send(P, message): - gửi 1 message tới quá trình P. • Receiver(Q, message): - nhận 1 message từ quá trình Q § Các đặc tính của communication link: • Các liên kết được thiết lập tự động • Mối liên kết được gắn với duy nhất một cặp process giao tiếp với nhau. • Giữa mỗi cặp process tồn tại duy nhất 1 liên kết • Liên kết thường là 2 chiều (bi-directional) hoặc có thể có 2 liên kết một chiều (undirectional) P to Q, Q to P. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Indirect Communication § Các message được gửi và nhận từ các mailbox (còn được

Indirect Communication § Các message được gửi và nhận từ các mailbox (còn được gọi là port) • Mỗi mailbox có duy nhất một id • Các process chỉ có thể giao tiếp nếu chúng chia sẻ một mailbox § Các đặc tính của communication link: • Các liên kết được thiết lập chỉ khi nào process chia sẻ một mailbox chung. • Một liên kết có thể được gắn với nhiều process • Mỗi cặp process có thể chia sẻ một số communication link. • Liên kết có thể là 2 chiều hoặc 1 chiều. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Indirect Communication (tiếp) § Các họat động • Tạo/xóa một mailbox • Send(A, message)-

Indirect Communication (tiếp) § Các họat động • Tạo/xóa một mailbox • Send(A, message)- gửi 1 message tới mailbox A • Receiver(A, message)- nhận 1 message từ mailbox A § Vấn đề Mailbox sharing: • P 1, P 2 và P 3 chia sẻ mailbox A. • P 1 gửi P 2 và P 3 nhận • Process nào nhận đượ message? Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Indirect Communication (tiếp) § Giải pháp: • 1 liên kết được gắn tối đa

Indirect Communication (tiếp) § Giải pháp: • 1 liên kết được gắn tối đa 2 process • Cho phép tại 1 thời điểm chỉ 1 process thực hiện nhận message. • Cho phép hệ thống tùy chọn process nhận. Process gửi được thông báo process nào nhận message. • Các process khác nhận được 1 bản copy Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Sự đồng bộ hóa(Synchronization) § Message passing có thể là khóa (blocking) hoặc không

Sự đồng bộ hóa(Synchronization) § Message passing có thể là khóa (blocking) hoặc không khóa (nonblocking). § Blocking được coi là đồng bộ (synchronous) • Blocking send: process gởi bị khóa đến khi message được nhận bởi process nhận hoặc bởi mailbox • Blocking receive: process nhận/mailbox khóa đến khi nhận xong message § Non-blocking: được coi là không đồng bộ (asynchronous) • Non-blocking send: process-gửi message rồi lại tiếp tục không quan tâm tới message có được nhận hay không • Non-blocking receive: process-nhận /mailbox nhận message đúng hoặc vô dụng. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Bộ đệm(buffering) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ

Bộ đệm(buffering) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh

Câu hỏi và bài tập • • Miêu tả sư khác nhau giữa các

Câu hỏi và bài tập • • Miêu tả sư khác nhau giữa các bộ định thời ngắn, trung gian và dài. Miêu tả các hành động diễn ra chuyển ngữ cảnh giữa các quá trình bởi “Kernel” Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chi Minh