Таблица 4.2 – Контекст процесса

Продолжение таблицы 4.2

5 Спецификация на разработку программного
компонента «Планировщик и диспетчер процессов (ПИДП)»

5.1 Общее описание

5.1.1 ПИДП – это программный комплекс, который вызывается, когда требуется любое действие, связанное с администрированием процессов в системе (создание/удаление процесса, перенос процесса из очереди заблокированных в очередь готовых и т.д.). Данная программа должна максимально быстро выполнять свои действия, так как она вызывается достаточно часто.

5.2 Основные компоненты

5.2.1 Планировщик – часть комплекса ПИДП, предназначенная для принятия решения  о выборе следующего процесса на исполнение и переноса процессов между очередями.

5.2.2 Диспетчер – это часть программного комплекса ПИДП, предназначенная для реализации решения, выбранного планировщиком.

5.3 Ответственность компонентов

5.3.1 Сначала происходит поиск решения, а потом его реализация, то есть сначала вызывается планировщик, а потом уже диспетчер. Также может вызываться только планировщик, а диспетчер – нет (например, когда требуется просто перенести процесс из очереди заблокированных процессов в очередь готовых, если он получил данные от ВУ). Алгоритмы работы планировщика и диспетчера процессов представлены в приложении А.

5.4 Правила коммуникации

5.4.1 Функции, обеспечивающие планировку процессов, обмениваются указателями на дескрипторы процессов. Функция, обеспечивающая переключение контекста, работает с указателями на контексты процессов.

5.5 Основные структуры данных

5.5.1 Дескриптор (представлен в таблице 4.1), контекст (представлен в таблице 4.2), список готовых процессов (организован по принципу алгоритма RR с относительными приоритетами), список заблокированных процессов (организован по принципу список списков, то есть внутри списка заблокированных процессов находятся списки процессов, ожидающих ответ от НЖМД, ожидающих ответ от НГМД, ожидающих определенный семафор, ожидающих определенную очередь сообщений, ожидающих определенного сигнала и т.д.).

5.5.2 Указатель на начало списка готовых процессов, указатель на конец списка готовых процессов.

5.5.3 Указатель на структуру-описатель списка списков заблокированных процессов. Данная структура хранит в себе информацию о начале и конце каждой очереди. В случае появления нового устройства в системе необходимо только создать новую очередь и добавить информацию об ее начале и конце в данную структуру.

6 Системные вызовы «Создать процесс» и «Удалить процесс»

6.1 Системный вызов «Создать процесс»

Системный возов «Создать процесс» служит для создания почти полной копии родительского процесса (процесса, в котором был инициирован системный вызов). Для создания почти полной копии вызывающего процесса ОС должна скопировать некоторые данные из процесса-родителя в процесс-потомок. Выполнение процессов разделяется после данного системного вызова. Имя системного вызова вызова: creat_proc. Входные данные: отсутствуют. Выходные данные: идентификатор процесса. Сам системный вызов реализован в ядре ОС, к которому обращается программа-заглушка в системной библиотеке (через прерывание). Перечень действий, совершаемым ядром ОС, представлен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Системный вызов «Создать процесс»

6.2 Системный вызов «Удалить процесс»

Системный вызов «Удалить процесс» служит для удаления уже существующего процесса. Причем удаление совершается самим ядром в принудительном порядке. Имя системного вызова: kill_proc. Входные данные: идентификатор процесса. Выходные данные: отсутствуют. Сам системный вызов реализован в ядре ОС, к которому обращается программа-заглушка в системной библиотеке (через прерывание). Также программа-заглушка проверяет допустимость входного параметра. То есть идентификатор процесса должен быть беззнаковым 2-байтным целым числом. Перечень действий, совершаемым ядром ОС, представлен в таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Системный вызов «Удалить процесс»

Продолжение таблицы 6.2

7 Заключение

7.1 В данном проекте была рассмотрена разработка программно-аппаратного комплекса «Планировщик и диспетчер процессов в системе разделения времени» с алгоритмом планирования RR и относительным приоритетом, а также некоторые системные вызовы. Проект показал, что программу планировщик надо разрабатывать очень тщательно, так как она является основой любой многозадачной ОС. В итоге получилось, что для нормальной работы планировщика и диспетчера процессов необходимо иметь в области ОП ОС как минимум дескриптор и контекст для каждого процесса, список готовых и заблокированных процессов. Также выяснилось, что переключение процессов – это длительная операция, так как приходится переключаться из режима пользователя в режим ядра, запускать процесс планировки, потом диспетчеризации, а потом снова переключаться обратно, на уровень пользователя. Системные вызовы создания и удаления процесса также требуют времени на обработку, так как им тоже нужно манипулировать данными в области ОЗУ ОС, для чего требуется также переключаться на уровень ядра.

Приложение А

Графические материалы

Рисунок А.1 – Блок-схема алгоритма работы планировщика
с очередью готовых процессов

Рисунок А.2 – Блок-схема алгоритма работы планировщика
с очередью заблокированных процессов

Рисунок А.3 – Блок-схема алгоритма работы планировщика

Рисунок А.4 – Блок-схема алгоритма диспетчеризации

Рисунок А.5 – Структурно-функциональная схема
планировщика и диспетчера процессов

Библиографический список

1.                 Таненбаум Э.С. Современные операционные системы. 2-е изд. – М.: ПИТЕР, 2006.

2.                 Embedded X86 Programming: Protected Mode by Jean Gareau

3.                 Руководство по процессору Intel i80486.

4.                 http://www.brokensword.narod.ru/

5.                 http://asmdev.narod.ru/asmos/asmos.html

6.                 http://lowlevel.ru/

7.                 http://xkernel.excode.ru/

8.                 Исходный код ядра ОС Linux версии 0.01

9.                 http://www.citforum.ru/operating_systems/bach/contents.shtml

Страницы: 1, 2