Beschreibung und Verwaltung von Prozesse

1. Beschreibung und Verwaltung von Prozesse Kapitel 3

2. 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

3. Prozess • Ausführung eines einzelnen Programms • Kann aufgelistet (traced) werden • Eine Trace ist eine Auflistung der Befehle Prozess oder Task

7. Prozessmodell mit zwei Zuständen • Ein Prozess kann einem von zwei möglichen Zuständen annehmen • Aktiv (Running) • Nicht aktive (Not-running)

8. Prozesse, die nicht laufen in einer Warteschlange

9. 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.

10. Prozessmodell mit fünf Zuständen • Aktiv (running) • Bereit (ready) • Blockiert (blocked) • Neu (new) • Terminiert (exit)

12. Zwei Warteschlangen

14. 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)

15. Prozesszustandsübergangsdiagramm mit zwei suspendierten Zuständen

16. Gründe für die Prozesssuspendierung

17. 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

20. 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

21. 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

22. 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.

23. 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)

24. 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

25. 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

26. Ausführung des Betriebssystems Linux Geekos Unix Win2000/XP

27. 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

29. Ausführung des Betriebssystems • Prozessbasiertes Betriebssystem • wichtige Kernel-Funktionen sind in Form von separaten Prozessen realisiert • Nützlich in einer Mehrprozessor- oder Mehrrechnerumgebung

30. Prozessorverwaltung in UNIX SVR4 • Ausführung der Betriebssystemsoftware im Kontext eines Benutzerprozesses.