В. Столлингс - Операционные системы (1114679), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Кроме того, эта программа может выполнить некоторые служебные действия, связанные с событием, сгенерировавшим прерывание. Например, если прерывание связано с вводом-выводом, обработчик прерываний проверит, не произошло ли ошибки при его выполнении. Если произошла ошибка, обработчик может послать сигнал процессу, первоначально выдавшему запрос на операцию ввода-вывода. Если прерывание сгенерировало таймером, программа обработки прерываний передаст управление диспетчеру. Диспетчер выполнит переключение процессора на обработку другого процесса, если промежуток времени, отведенный на выполнение текущего процесса, уже истек. Как же быть с остальной инФормацией, содержащейся в управляющем блоке процесса? Если вслед за данным прерыванием последует переключение на другой процесс, то нужно выполнить соответствующие действия по переключению.
Однако в большинстве операционных систем прерывание не обязательно влечет за собой переключение процессов. По окончании работы обработчика преРываний возможно возобновление выполнения того процесса, который выполнялся и до прерывания. В некоторых случаях во время прерывания достаточно сохранить только информацию о состоянии процессора. После того как управление вновь возвратится к выполнявшейся перед прерыванием программе, нужно будет лишь восстановить эту информацию. Обычно функция сохранения и восс~ановления состояния процессора возлагается на аппаратное обеспечение.
Изменение состояния процесса Понятно, что переключение режима работы процессора и переключение и роцессов — это не одно и то же.ш Переключение режима может происходить без н з изменения состояния процесса, выполняющегося в данное время. В этом слу а у'ае сохранение контекста и его последующее восстановление не приведет к болыш "шим накладным расходам. Однако если выполняющийся в текущий момент вре~ манн процесс нужно перевести в другое состояние (состояние готовности, чеазе '~тературе по операционным сисиъемам санто естречаетея термин переклюЛйиц и контекста (соп1ех1 аи~псб~. К сожалению, хотя е балыииистве изданий этот имр~~о~ьЮетсн для обозначения дедстаия, «агпорое е нашей книге называется пере~РОИ~ыае, в других источмиках он используется для обозначеиия иереключе.
еми „ аз Режи ,',~ саед ~""а работы процессора или даже переключения потоков Го котором пойдет речь "'ОЖеа главе). Поэтому термин переключение контекста в даиноа книее ео избеазме ег ~~0 неоднозначного понимания не ислользуетсл. 'Часть 2. Про 3. Описание процессов и управление ими ированное и т.д.) то операционная система должна произвести в своей рации опре ределенные изменения. В случае переключения процессов до выполнены следующие действия. Сохранени ние контекста процессора включая содержимое счетчика ком 1 других регистров.
Обновление управляющего блока выполняющегося в данное время про Сюда входит изменение состояния процесса на одно из следующих: вый, блокированный, готовый приостановленный или завершаю Кроме того, должно быть обновлено содержимое других полей с ука причины переключения процесса из состояния выполнения, а также ' хранением информации по учету используемых ресурсов Помещение управляющего блока данного процесса в соответствую редь (очередь готовых к выполнению процессов; процессов, блокиров событием; очередь готовых приостановленных процессов). Выбор следующего процесса для выполнения; эта тема исследуется вертой части книги. Обновление управляющего блока выбранного процесса.
Для этого п нужно установить состояние выполнения. Обновление структур данных по управлению памятью. Понадобится информация, зависит от того, каким образом выполняется преобра адресов (подробно эта тема рассматривается в третьей части книги). Восстановление контекста процессора в состояние, в котором он нахо когда выбранный процесс был последний раз переключен из состоя полнения. Это происходит путем загрузки содержимого программного чика и других регистров процессора. Таким образом, переключение процесса, в которое входит переключе ояния, требует значительно больших усилий по сравнению с переклю има работы процессора. :полнение кода операционной системы В главе 2, "Обзор операционных систем", были отмечены два вани факта, касающиеся операционных систем.
Операционная система работает точно так же, как и обычная про т.е. она тоже является программой, которая выполняется процессорома Операционная система часто передает управление другим программ врат управления операционной системе зависит от процессора. Если операционная система представляет собой обычный набор про т она выполняется процессором точно так же, как и любая другая гая п то является ли операционная система процессом.
Если это так, ? отак ток твляется управление этим процессом? Размышления над этими ин тими инте росами стали причиной появления различных подходов к разработке нных систем. На рис. 3.12 проиллюстрированы подходы, реализован яичных операционных системах. б) Функции опере ционной системы выпопнеются в пользоввтельских процессвх в) Функции операционной системы выпопнекттсе квкотдепьные процессы Рис. 3.12. Взаимосвязь между операционной сис- темой и пользовательскими процессами Ядро вне процессов О ин дин из традиционньцс подходов, который применялся во многих ранних опера пион Р ш онных системах, состоит в том, чтобы выполнять ядро операционной системы вн ы вне всяких процессов (рис.
3.12,а). При таком подходе прерывание выполнято е тц гося в данное время процесса или вызов управляющей программы прттводит к д т к сохранению контекста данного процесса и передаче управления ядру. иная система имеет свою собственную область памяти и свой собствен- ~,' Операцио ,; НЫй системн мныи стек, который используется для управления вызовами процедур '"-" возвратами ми из них. Операционная система может выполнить все необходимые фувкчтттт и в восстановить контекст прерванного процесса, после чего выполнение ого процесса б ваго процесса Р ц оса будет продолжено. После завершения сохранения контекста дан'петчериза и цесса операционная система может также перейти к планированию и Ризации другого процесса. Случится это или нет — зависит от того, что — ""о посл .
ужило причиной прерывания, и от ряда других обстоятельств. В лтобом сл ~ Чия случае основным моментом такой схемы является то, что концепттрн "Роцесса рассматривается в ней лишь применительно к пользовательским Код операционной системы выполняется как некий отдельный объ- 1 Раммам. К г Рабо отающии в привилегированном режиме. Часть 2. П 3. Описание процессов и управление ими Ць$полнение в составе пользовательских процессов Нп небольших машинах (персональных компьютерах, рабочих с сто применяется'альтернативный подход, при котором почти все про ерационной системы выполняются в контексте пользовательского и зработчики таких систем придерживаются той точки зрения, что опе я система — это в основном набор процедур, которые вызываются для ния различных Функций пользовательского процесса.
Этот подход про ;рован на рис. 3.12,б. Каждый процесс, принятый операционной сис работку, включает в себя не только блоки, изображенные на рис. 3.1 ласти кода, данных и стека программ ядра. На рис. 3.13 показана типичная схема структуры образа процесса, п такой стратегии. Для управления вызовом системных процедур, работа жиме ядра, и возврата из них используется отдельный стек ядра. Ко ,те операционной системы находятся в совместно используемом адресно ранстве и доступны для использования всеми пользовательскими про Управллопий блокпропессз 1 1 1 1 1 1 1 Соьместно используеиое $ ! злресное пространство 1 1 1 $ 1 1 1 1 4 Рис.
3.13. Образ процесса: код операциоииой системы выполияетсп в пользовательском прас тра истве При прерывании, системном прерывании или вызове управляющей про- гра мы процессор переходит в режим ядра, а управление передается операционистеме.
Чтобы зто произошло, сохраняется контекст процесса, и происхопереключение режима с передачей управления процедуре операционной сис- ДИ Однако выполнение текущего пользовательского процесса продолжается. образом, переключения процесса не происходит, переключается только „им работы процессора в рамках одного и того же процесса. Если операционная система по завершении своей задачи придет к заключению, О СЛОДУЕт ПРодолжить текущий процесс то с пеРеключением режима процессора в = д $душее состояние возобновляется выполнение прерванной программы в рамках шепа процесса. Одно из основных преимуществ такого подхода состоит в слеОшем: если пользовательская программа прервалась„чтобы выполнить некоторую подув операционной системы, а затем возобновила свою работу, нам удается из- б жать двух излишних переключений процессов.
Если же операционная система оп- делит, что нужно переключить процесс, а не продолжать выполнение предыдущей программы, то управление переходит к процедуре, выполняющей переключение процессов, В зависимости от архитектуры операционной системы эта процедура мо- ятет выполняться либо в составе текущего процесса, либо в составе некоторого друго- го процесса. В любом случае в какой-то момент текущий процесс нужно будет пере- ключить, сняв его с выполнения, а в состояние выполнения перевести другой про- цесс. С точки зрения логики эту фазу удобнее всего рассматривать как нечто, происходящее вне всех процессов, В некотором отношении такая точка зрения на операционную систему яв- ляется довольно интересной. Выполняющийся процесс в определенный момент времени сам сохраняет информацию о своем состоянии, выбирает для выполне- ния другой процесс, находящийся в состоянии готовности, и передает ему управление.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
