1. Základné tematické okruhy
Procesy
Vlákna
Plánovanie procesov
Komunikácia medzi procesmi
Synchronizácia procesov
Operačné systémy (vývoj, štruktúra,...)
Správa pamäti
Virtuálna pamäť
Správa súborov
Správa I/O zariadení

2. Procesy
Charakteristiky procesu
Stav procesu
Riadiaci blok procesu
Plánovanie (rozvrhovanie) procesu
Prepínanie kontextu
Operácie na procesoch

3. Vzťah: systémové volanie – operačný systém
Používateľská aplikácia
Používateľský mód
Interfejs systémových volaní
Mód jadra 3

4. Parameter prechádzajúci cez tabuľku Parameter Passing via Table
X: Parametre pre sys. volanie
Použi parametre
z tabuľky X
kód programu pre systémové volanie 13
Zaveď adresu X
Používateľský program
Operačný systém 4

5. PROCESY Pojem procesu Plánovanie procesov Činnosť v rámci procesov
Komunikácia medzi procesmi
Príklady medziprocesovej komunikácie
Komunikácia v systémoch typu klient – server

6. Ciele
Zaviesť pojem procesu – program v priebehu vykonávania, ktorý tvorí základ pre všetky výpočtové činnosti
Opísať rozličné vlastnosti procesov vrátane plánovania, tvorby a ohraničení, komunikácie
Opísať komunikáciu pre systémy s architektúrou klient –server.

7. Pojem procesu Operačný systém vykonáva rôzne druhy programov:
Dávkové systémy – úlohy
Systémy so zdieľaním času – používateľské programy alebo úlohy
Učebnice (príručky) používajú termíny úloha a proces skoro (takmer) za zameniteľné
Proces – program v štádiu vykonávania; vykonávanie procesu musí postupovať (napredovať) sekvenčným spôsobom
Proces obsahuje:
Počítadlo inštrukcií
Programový zásobník
Dátovú časť

8. Proces v pamäti
zásobník
halda
dáta

9. Stav procesu V priebehu vykonávania procesu sa menia jeho stavy
Nový: proces je práve vytvorený
Bežiaci: vykonávajú sa inštrukcie programu
Čakajúci: proces čaká na určitú udalosť, ktorá sa má vyskytnúť
Pripravený: proces čaká na pridelenie procesora
Ukončený: proces dokončil svoje vykonanie

10. Možné stavy procesu Diagram of Process State
Výstup
zo systému
Prijatý do systému
nový
prerušenie
áno
ukončený
pripravený
bežiaci
Čakanie na V/V
alebo
na udalosť
Dokončenie V/V
alebo
udalosti
Procesor pridelený
Čakanie na
Prijatý do systému
čakajúci
Plánovač pridelil
procesor procesu

11. Riadiaci blok procesu Process Control Block (PCB)
Informácia spojená s každým procesom
Stav procesu
Počítadlo inštrukcií
Registre CPU
Informácie pre plánovanie procesu
Informácia pre správu pamäte
Účtovacie informácie
Informácie o V/V stave

12. Riadiaci blok procesu Process Control Block (PCB)
Stav procesu
Číslo procesu
Počítadlo inštrukcií
registre
Rozsah pamäti pridelenej procesu
Zoznam otvorených súborov

13. Prepínanie procesora (CPU) z procesu na proces Prepínanie kontextu procesov
Operačný systém
proces
Prerušenie alebo systémové volanie
vykonáva sa
Ulož stav do
idle
nečinný
Zaveď stav z
nečinný
Prerušenie alebo systémové volanie
vykonáva sa
Ulož stav do
činný
nečinný
Zaveď stav z
vykonáva sa

14. Ready Queue And Various I/O Device Queues

15. Representation of Process Scheduling

16. Addition of Medium Term Scheduling

17. Process Creation

18. C Program Forking Separate Process
int main() {
pid_t pid;
/* fork another process */
pid = fork();
if (pid < 0) { /* error occurred */
fprintf(stderr, "Fork Failed");
exit(-1); }
else if (pid == 0) { /* child process */
execlp("/bin/ls", "ls", NULL);
else { /* parent process */
/* parent will wait for the child to complete */
wait (NULL);
printf ("Child Complete");
exit(0);

19. Vlákna
Základné atribúty vlákien
Motivácia vytvárania vlákien
Modelové situácie použitia vlákien
Multivláknové modely
Plánovanie procesov (vlákien)
Plánovacie algoritmy

20. Vlákna Prehľad Multivláknové modely Knižnice vlákien
Problémy vytvárania vlákien
Príklady operačných systémov
Windows XP Threads
Linux Threads 20

21. Ciele
Zaviesť pojem vlákno – základná jednotka pre plánovanie činnosti procesora ktorá tvorí základ viacvláknových (multithreaded) počítačových systémov.
Diskutovať API pre Pthreads, Win32, a Java thread knižnice
Problémy multivláknového programovania

22. Jednovláknové a multivláknové procesy22

23. Prínosy Citlivosť Zdieľanie prostriedkov Ekonomičnosť Škálovateľnosť23

24. Používateľské vlákna
Správa vlákien vykonávaná pomocou používateľskej knižnice vlákien
Tri základné knižnice vlákien:
POSIX Pthreads
Win32 threads
Java threads 24

25. Vlákna jadra Podporované jadrom (kernel) Príklady Windows XP/2000
Solaris
Linux
Tru64 UNIX
Mac OS X 25

26. Viacvláknové (multivláknové) modely
Many-to-One
One-to-One
Many-to-Many 26

27. Many-to-One
Mnoho (viac) používateľských vlákien je mapovaných do jedného vlákna na úrovni jadra
Príklady
Solaris Green Threads
GNU Portable Threads 27

28. Many-to-One Model 28

29. One-to-One
Tento model mapuje každé používateľské vlákno do jedného vlákna na úrovni jadra
Príklady
Windows NT/XP/2000
Linux
Solaris 9 and later 29

30. One-to-one Model 30

31. Many-to-Many Model
Umožňuje mapovať viacero používateľských vlákien do menšieho (rovnakého) počtu vlákien na úrovni jadra
Dovoľuje operačnému systému vytvárať dostatočný počet vlákien jadra
Solaris pred verziou 9
Windows NT/2000 with the ThreadFiber package 31

32. Many-to-Many Model 32

33. Plánovanie CPU Základné pojmy Kritériá plánovania Algoritmy plánovania
Plánovanie viacprocesorového systému
Plánovanie vlákna
Príklady operačných systémov
Ohodnotenie algoritmov 33

34. Ciele
Predstaviť CPU plánovanie tvoriace základ pre multiprogramové operačné systémy
Opis rôznych algoritmov plánovania CPU
Prediskutovať hodnotiace kritériá pre výber algoritmov CPU-plánovania pre jednotlivé systémy

35. Histogram požadovaného času procesora35

36. Striedanie postupnosti časov procesora a V/V zariadení36

37. Plánovač času procesora
Vyberá spomedzi procesov v pamäti tie, ktoré sú pripravené na vykonanie a uvoľňuje procesor pre jeden z nich.
Plánovanie času procesora sa vykonáva, keď proces sa prepína zo stavu:
1. Bežiaci na čakajúci
2. Bežiaci na pripravený
3. Čakajúci na pripravený
4. Proces ukončil svoju činnosť
Plánovanie pri 1 a 4 je nepreemptívne
Plánovanie pri 2 a 3 je preemptívne 37

38. Dispečer
Modul dispečera umožňuje procesoru riadiť procesy vybrané krátkodobým plánovačom. Jeho úlohou je:
Prepínanie kontextu
Prepínanie do používateľského režimu
Skok na správne/vhodné miesto v používateľskom programe, aby sa tento program reštartoval (za účelom reštarovania tohto programu)
Čakacia doba – čas, ktorý trvá dispečerovi zastavenie jedného procesu a spustenie iného procesu 38

39. Optimalizačné kritériá pri plánovacích algoritmoch
Maximálne využitie procesora
Maximálna priepustnosť
Minimálny čas vykonania
Minimálny čas čakania
Minimálny čas odozvy 39

40. Určenie dlžky nasledujúceho požadovaného času procesora
Je možné iba odhadovať dĺžku
Môže byť určená na základe predchádzajúcej dĺžky požadovaného času procesora ako exponenciálny priemer 40

41. Predpovedanie dĺžky nasledujúceho požadovaného času procesora41

42. Príklady exponenciálneho spriemerňovania
 =0
n+1 = n
Nedávna história sa nezapočítava
 =1
n+1 =  tn
Len aktuálne posledný požadovaný čas procesora sa započítava
Ak rozšírime vzorec, dostaneme:
n+1 =  tn+(1 - ) tn -1 + …
+(1 -  )j  tn -j + …
+(1 -  )n +1 0
Keďže aj  aj (1 - ) sú menšie alebo rovné 1, každý nasledujúci člen má menšiu váhu než jeho predchodca 42