1. Process Description and Control
فصل سوم

2. Major Requirements of an Operating System
OS در بین فرآیندها بصورت متداخل اجرا می شود تا هم استفاده از پردازنده را ماکسیمم کند و هم زمان پاسخ معقولی بدست آید.
به فرآیندها منابع را تخصیص می دهد.
به کاربران اجازه ایجاد فرآیند می دهد.
امکان ارتباط بین فرآیندها را برقرار می کند.

3. Process اجرای یک برنامه مستقل که قابل ردگیری است.
دنباله ای از دستورالعملها که اجرا می شوند.

7. Two-State Process Model

8. Not-Running Process in a Queue

9. Process Creation اجرای یک کاربرد توسط کاربر ارسال یک کار بصورت batch
ورود کاربر به سیستم
اجرای یک خدمت (مثل چاپ)
ایجاد یک فرآیند فرزند.

10. Process Termination
ارسال دستور halt به کاری که بصورت batch شروع شده است.
خروج کاربر
بستن یک کاربرد
وقوع خطا و خرابی

11. Reasons for Process Termination
خاتمه طبیعی
خاتمه مهلت زمانی
در دسترس نبودن حافظه
تمرد از حدود
دسترسی به نواحی غیر مجاز حافظه
خطای محافظت
نوشتن در یک فایل فقط خواندنی
خطای محاسباتی
انتظار بیش از حد برای وقوع یک رخداد

12. Reasons for Process Termination
دستورالعمل غیر معتبر
وقتی اتفاق می افتد که برنامه اشتباها به قسمت داده پرش کند.
دستورالعمل دارای مجوز
استفاده غلط از داده
دخالت سیستم عامل
مثلا هنگام وقوع بن بست
خاتمه پدر که منجر به خاتمه فرزندان می شود.
درخواست پدر برای خاتمه فرزند

13. Processes Not-running Blocked
آماده اجرا
Blocked
انتظار برای I/O
Dispatcher نمی تواند همیشه فرآیندی را انتخاب کند که مدت بیشتری در صف بوده است. زیرا ممکن است آن فرآیند مسدود باشد.

14. A Five-State Model
Running
Ready
Blocked
New
Exit

17. Using Two Queues

19. Suspended Processes
پردازنده از I/O خیلی سریعتر است پس احتمال دارد که شرایطی پیش آید که همه فرآیندها منتظر I/O باشند.
بعضی از این فرآیندها باید به حافظه جانبی برگردند تا فضای حافظه اصلی برای پذیرش فرآیندهای جدید باز شود.
یعنی حالت مسدود به حالت معلق تبدیل می گردد.
دو حالت جدید داریم:
مسدود و معلق
آماده و معلق

20. One Suspend State

21. Two Suspend States

22. Reasons for Process Suspension

24. Operating System Control Structures
اطلاعاتی در مورد وضعیت فعلی هر فرآیند و منبع
برای هر واحدی که تحت مدیریت OS است، جدولهایی ساخته می شود.

25. Memory Tables تخصیص حافظه اصلی به فرآیندها
تخصیص حافظه جانبی به فرآیندها
مشخصه های حفاظت برای دسترسی به نواحی مشترک حافظه
اطلاعاتی که برای مدیریت حافظه مجازی به آنها نیاز است.

26. I/O Tables وضعیت دستگاه I/O وضعیت عملیات I/O تحت انجام موجود
تخصیص یافته
وضعیت عملیات I/O تحت انجام
محلی از حافظه به عنوان مبدا یا مقصد انتقال I/O استفاده می شود.

27. File Tables وجود فایل در حافظه اصلی محل فایل در حافظه جانبی وضعیت فعلی
مشخصه های فایل
این اطلاعات توسط واحد مدیریت فایل نیز استفاده می شوند.

28. Process Table محل فرآیند (کد و داده) مشخصه های فرآیند: شناسه فرآیند
حالت فرآیند
آدرس محل فرآیند در حافظه اصلی

29. Process Location فرآیند شامل برنامه ای است که باید اجرا شود:
محل متغییرهای محلی و عمومی
ثوابت
پشته
بلوک کنترلی فرآیند: Process control block
مجموعه ای از مشخصه ها
تصویر فرآیند
شامل برنامه، داده، پشته و PCB

31. Process Control Block شناسایی فرآیند: شناسه ها
شناسه های عددی که در PCB ذخیره می شوند:
ID خود فرآیند
ID پدر
ID کاربر

32. Process Control Block اطلاعات حالت پردازنده
رجیسترهای قابل مشاهده توسط کاربر
هر پردازنده دارای تعدادی رجیستر است (بین 8 تا 32) که توسط کاربر قابل دسترسی و تغییر هستند.
رجیسترهای کنترلی و وضعیت:
این رجیسترها برای کنترل پردازنده استفاده می گردند.
شمارنده برنامه (PC) : حاوی آدرس دستورالعمل بعدی است که باید اجرا شود.
رجیسترهای کنترلی
نتیجه آخرین دستور حسابی یا منطقی که اجرا شده است ( علامت، صفر نقلی، برابری و سرریز)
اطلاعات وضعیت: مد اجرای پردازنده--- فعال بودن وقفه
اشاره گر پشته
هر فرآیند دارای یک پشته است که برای اجرای توابع و فراخوانیهای سیستمی استفاده می شود.
اشاره گر پشته به بالای پشته اشاره می کند.

33. Process Control Block اطلاعات کنترلی فرآیند: زمانبندی و اطلاعات حالت:
حالت فرآیند: ( اجرا، آماده و ...)
اولویت (پیش فرض، بالاترین .....)
اطلاعات زمانبندی: وابسته به الگوریتم زمانبندی است.
مدت زمانی که فرآیند انتظار کشیده است.
مدت زمانی که فرآیند تا کنون اجرا شده است.
رخداد: شناسه رخدادی که فرآیند منتظر آن است.

34. Process Control Block اطلاعات کنترلی فرآیند (ادامه): ساختارهای داده
هر فرآیند با دیگر فرآیندها دارای ارتباط است ( در یک صف یا حلقه یا ...)
مثلا تمام فرآیندهایی که منتظر یک رخداد هستند در یک صف قرار دارند.
اطلاعات پدر و فرزندی
ممکن است که PCB به فرآیندهای دیگر نیز اشاره گر داشته باشد تا بتواند اطلاعات فوق را نگهداری کند.

35. Process Control Block اطلاعات کنترلی فرآیند (ادامه): مجوزهای فرآیند
IPC
ممکن است که پرچمهای مختلف، سیگنالها و پیغامهای مختلف به ارتباط بین دو فرآیند منتسب شود. قسمتی از این اطلاعات در PCB نگهداری می شوند.
مجوزهای فرآیند
مجوز دسترسی به حافظه
نوع دستوراتی که می تواند اجرا کند.
بعلاوه ممکن است خدمات سیستم و ابزارهای آن نیز نیاز به مجوز داشته باشند.

36. Process Control Block اطلاعات کنترلی فرآیند (ادامه): مدیریت حافظه
این قسمت شامل اشاره گرهایی است به صفحات و قطعاتی از حافظه مجازی که به فرآیند تخصیص داده شده اند.
مالکیت منابع و مقدار استفاده از آنها
منابعی که توسط فرآیند کنترل می شوند (مثل فایلهای باز شده).
تاریخچه استفاد ه فرآیند از منابع نیز ضمیمه می گردد( برای استفاده زمانبند)

38. Processor State Information
محتوی رجیسترهای پردازنده
رجیسترهای قابل مشاهده توسط کاربر
رجیسترهای کنترلی و وضعیت
اشاره گر پشته
Program status word (PSW)
اطلاعات وضعیت را نگهداری می کند.
مثال: پرچم EFLAGS در پردازنده های پنتیوم

39. Pentium II EFLAGS Register

40. Modes of Execution مد کاربر مد سیستم یا مد کنترلی یا مد هسته
این مد دارای کمترین سطح دسترسی است.
برنامه های کاربر معمولا در این مد اجرا می شوند.
مد سیستم یا مد کنترلی یا مد هسته
این مد دارای بیشترین سطح دسترسی است.
هسته سیستم عامل در این مد اجرا می شود.

41. Process Creation تخصیص یک شناسه یکتا به فرآیند. تخصیص فضا به فرآیند.
مقدار دهی اولیه PCB
تنظیم لینکهای مناسب بین فرایند و دیگران ( فرآیندهای دیگر، دستگاهها ، صفها و ...)
مثال: اضافه کردن فرآیند به لیست فرآیندهای آماده
ایجاد یا گسترش ساختارهای داده
مثال: نگهداری یک فایل جهت حسابرسی

42. When to Switch a Process
Clock interrupt
زمانی که به فرآیند اختصاص داده شده است تمام شده است.
I/O interrupt
Memory fault
ممکن است که آدرس درخواستی در حافظه مجازی باشد و باید به حافظه اصلی آورده شود.
Trap
وقوع خطا
ممکن است باعث خروج فرآیند شود.
Supervisor call
مثل باز کردن فایل

43. Change of Process State
ذخیره کردن متن پردازنده
تازه کردن PCB فرآیند
اضافه کردن PCB به صف مناسب (آماده، مسدود و ...)
انتخاب یک فرآیند دیگر برای اجرا
تازه کردن PCB فرآیند انتخاب شده
تازه کردن ساختارهای مدیریت حافظه
باز گرداندن متن پردازنده فرآیند انتخاب شده به پردازنده

44. Execution of the Operating System
هسته ای که فرآیند نیست
هسته خارج از فضای فرآیندها اجرا می شود.
کد سیستم عامل مثل یک واحد که در سطح دسترسی بالاتری عمل می کند اجرا می شود.

45. Execution of the Operating System
اجرا در بین فرآیندهای کاربر
هسته در فضای فرآیندها اجرا می شود.
فرآیند سیستم عامل دارای سطح دسترسی بالاتری است.

47. Execution of the Operating System
سیستمهای عامل بر مبنای فرآیند
توابع اصلی هسته بصورت فرآیندهای مجزا طراحی شده اند
در محیطهای چندپردازنده و توزیع شده مفید است.