Лекція 4. Потоки в операційних системах.
Поняття про потоки.
В звичайних операційних системах кожному процесу відповідає адресний простір і одиничний керуючий потік. Фактично це й визначає процес. Але часто зустрічаються ситуації, в яких потрібно мати декілька квазіпаралельних керуючих потоків в одному адресному просторі, ніби вони були б різними процесами.
З іншої сторони, процес можна розглядати, як потік виконуваних команд або просто потік. В потоку є лічильник команд, регістри, стек. Хоча потік повинен виконуватись в середині процесу, потрібно розрізняти концепції процесу і потоку. Процеси використовуються для групування ресурсів, а потоки є об’єктами, які почергово виконуються на центральному процесорі.
В першому випадку потоки розділяють адресний простір, відкриті файли й інші ресурси. В другому випадку процеси сумісно користуються різною пам’яттю, дисками, принтерами і іншими ресурсами. Потоки мають деякі властивості процесів, тому їх інколи називають спрощеними процесами. Термін багатопоточність також використовується для опису використання декількох потоків в одному процесі.
Потоки розділяють не тільки адресний простір, але й відкриті файли, дочірні процеси, сигнали і т.д.
Розглянемо табл.4.1 в першому стовбці вказано елементи, які сумісно використовуються всіма потоками процесу, а в другій елементи, які є індивідуальними для кожного потоку.
Таблиця 4.1.
Концепція потоків полягає в можливості сумісного використання набору ресурсів деякими потоками для виконання деякої задачі в тісній взаємодії.
Використання потоків.
Основною причиною використання потоків є виконання більшістю додатків суттєвої кількості дій, деякі з них можуть час від часу блокуватись. Схему програми можна суттєво спростити, якщо розбити додаток на декілька послідовних потоків, які запущені в квазіпаралельному режимі. Оскільки з потоком не пов’язані жодні ресурси, то потоки легко створюються і знищуються (в часі приблизно в 100 раз за процес).
Є два основних способи реалізації пакету потоків : в просторі користувача і ядрі.
Потоки часто використовуються в розподілених системах. Одним з прикладів є обробка вхідних повідомлень (запитів на обслуговування). Традиційний підхід полягає в наявності процесу або потоку, який блокується за системним запитом receive, очікуючи вхідного повідомлення. Якщо воно надходить, то приймається і обробляється. Інший підхід полягає в тому, що по надходженню повідомлення система створює новий потік для його обробки.
Досить багато програм було написано для однопоточних процесів і зробити їх багатопотоковими досить складно, бо по-перше програма потоку складається з декількох процедур, в яких є змінні, параметри; по-друге, більшість бібліотечних процедур не є реєнтабельними.
Тому введення потоків в існуючу систему неможливе без детально продуманої реконструкції всієї системи.
- Лекція 1. Вступ до операційних систем.
- 1.Поняття про операційні системи та їх місце в загальній структурі комп’ютера.
- 2. Основні функції операційної системи : розширення можливостей комп’ютера та керування його ресурсами.
- 3. Історія операційних систем.
- Лекція 2. Структура операційної системи.
- Таблиця 2.1
- Екзоядро
- Модель клієнт-сервер
- Лекція 3. Концепція процесу
- Лекція 4. Потоки в операційних системах.
- 3. Міжпроцесна взаємодія.
- 4.Примітиви міжпроцесної взаємодії.
- 5.Семафори та їх використання.
- 6.Поняття м’ютекса.
- 7.Поняття моніторів.
- 8.Поняття про бар’єри.
- 9.Поняття про системи передачі повідомлень.
- Лекція 5. Взаємоблокування.
- 2.Умови та моделювання взаємоблокувань.
- 3.Виявлення та усунення взаємоблокувань.
- 4.Уникнення взаємоблокувань при наявності декількох ресурсів кожного типу.
- 6. Уникнення взаємоблокувань.
- 7. Алгоритм банкіра для одного та декількох видів ресурсів.
- 8. Уникнення взаємоблокувань шляхом порушення умов їх здійснення
- Лекція 6. Основні поняття керування пам’яттю.
- 1.Однозадачна система без підкачки на диск.
- 2.Багатозадачність з фіксованими розділами
- 3.Поняття про підкачку даних.
- 5.Віртуальна пам’ять. Основні поняття.
- 6.Віртуальна пам’ять. Сторінкова організація пам’яті.
- 7.Характеристика основних алгоритмів заміщення сторінок.
- Лекція 7. Принципи роботи апаратури введення-виведення.
- 1.Пристрої введення-виведення.
- 2.Переривання персональної кс.
- Лекція 8.
- Лекція 9.
- Лекція 10. Файли та їх властивості.
- 1.Поняття файлової системи.
- 2.Іменування файлів.
- 3.Структура файлу.
- 4.Типи файлів.
- 5.Доступ до файлів. Атрибути файла.
- 6.Файли, відображувані на адресній простір памяті.
- 7.Каталоги.
- Лекція 11. Реалізація файлової системи.
- 1.Структура файлової системи.
- 2.Реалізація файлів.
- 3.Реалізація каталогів.
- Лекція 12 Планування в системах з одним процесором.
- 1.Поняття про планування.
- 2.Типи планування процесора.
- 3.Планування вводу-виводу.
- Лекція 13. Критерії планування.
- 1.Критерії короткотривалого планування.
- 2.Використання пріоритетів.
- 3.Альтернтитвні стратегії планування
- Лекція 14. Стратегії планування.
- 1.Стратегія планування „першим прийшов – першим обслуговується”.
- 2.Стратегія”кругове планування” .
- 4.Вибір самого короткого процесу.
- 5.Стртегія найменшого часу, що залишився.
- 7.Зниження пріорітету.
- Лекція 15. Багатопроцесорне планування і планування реального часу.
- 1. Класифікація багатопроцесорних систем.
- 3.Задачі планування в багатопроцесорній системі.
- 4. Планування процесів.
- 5.Планування потоків.
- Лекція 16. Основні підходи до планування потоків.
- 1.Розділення навантаження.
- 2.Бригадне планування.
- 3.Призначення процесорів.
- 4.Динамічне планування.
- Лекція 17. Планування реального часу.
- Лекція 18.
- 4. Парадигми.
- 5. Реалізація операційної системи
- Лекція 19. Операційні системи типу unix.
- 1.Історичні відомості про операційні системи типу unix.
- 2.Загальна архітектура системи unix.
- 3.Сучасні системи unix.
- 4.Історія виникнення операційної системи Linux.
- 5.Модульна структура операційної системи Linux.
- 6.Традиційне планування unix.
- Лекція 20. Характеристики операційної системи Windows 2000.
- 1. Історія виникнення Windows.
- Лекція 21. Особливості архітектури Windows xp.
- 1. Основні компоненти Windows xp.