Prosessit ja säikeet käyttöjärjestelmissä (OS) ovat aina olleet suosikkiaiheitani tietotekniikassa. Niiden avulla voi ymmärtää paljon syvällisemmin, miten käyttöjärjestelmä hallitsee ohjelmia niiden eri suoritusvaiheissa, puuttuu muistiin liittyviin ongelmiin ja huolehtii eristetystä turvallisuudesta aina ytimeen asti. Se on vain pirun mielenkiintoista!
Perusajatus
Prosessi on yksinkertaisesti ohjelma suorituksessa. Yhteen ohjelmaan liittyy tiukasti yksi prosessi. Hyvin harvinaisissa tapauksissa tämä ei aina pidä paikkaansa (esimerkkinä Google Chrome), mutta suurimman osan ajasta tämä pitää paikkansa.
Kullakin prosessilla on erilaisia komponentteja, jotka mahdollistavat, että se pystyy suorittamaan sille suunnitellut tehtävät. Erityisesti pinoa ja kasaa käytetään paikallisten muuttujien ja dynaamisen muistin varaamiseen.
Komponentteja on muitakin, mutta riittää kun sanotaan, että kukin prosessi tarvitsee näitä komponentteja toimiakseen ohjelmana.
Prosessien valvonta järjestelmässä
Jokaisena ajankohtana voi olla käynnissä parisataa tai vähemmän prosessia. Joskus on hyödyllistä nähdä yksityiskohtaisia tietoja niistä, varsinkin jos tietokone toimii hitaasti: koska tietyt prosessit saattavat viedä tietokoneen muistia tai suorittimen tehoa. Niiden paikallistaminen ja tuhoaminen on erittäin kätevää, ja se onnistuu melko helposti.
Jos käytät Windowsia, voit avata Tehtävienhallinnan ja napsauttaa Prosessit-välilehteä nähdäksesi nämä tiedot. Se on saattanut olla juuri luotu, odottaa suoritusta, odottaa pääsyä johonkin I/O-laitteeseen, jonkin toisen prosessin keskeyttämä jne. Maksimaalisen tuottavuuden varmistamiseksi käyttöjärjestelmän on ymmärrettävä kaikkien näiden prosessien tila ja kyettävä älykkäästi luomaan uusia prosesseja, vaihtamaan niiden välillä, keskeyttämään ne, keskeyttämään ne jne. oikeaan aikaan.
Tehdäkseen tämän tehokkaasti käyttöjärjestelmä ylläpitää niin sanottua prosessinohjauslohkoa jokaisesta prosessista. Se sisältää hyödyllisiä tietoja, kuten prosessin tämänhetkisen tilan, seuraavan suoritettavan käskyn ja prosessille tällä hetkellä osoitetut laitteet.
Tämän avulla käyttöjärjestelmä pystyy hallitsemaan eri prosesseja tehokkaasti tallentamalla piirilevylle tämänhetkisen tilan, siirtymällä niiden välillä ja lataamalla tiettyjä prosesseja uudelleen myöhemmin.
Miten käyttöjärjestelmä vaihtaa eri prosessien välillä
Kontekstin vaihtamisella tarkoitetaan tiettyä toimintoa, jossa käyttöjärjestelmä tallentaa käynnissä olevan prosessin tilan ja pysäyttää sen suorittaakseen toisen prosessin. Sen on tehtävä tämä tavalla, joka varmistaa, että nämä prosessit eivät ole ristiriidassa keskenään ja että tallennettua prosessia voidaan jatkaa myöhemmin ilman ongelmia. Näin varmistetaan käyttöjärjestelmien keskeinen ominaisuus: moniajo. Kaaviosta näkyy, miten piirilevyä käytetään prosessin tilan tallentamiseen, toisen prosessin suorittamiseen ja sitten alkuperäisen prosessin uudelleen lataamiseen ja jatkamiseen myöhemmin.