Jotta jokainen samanaikaiseen suoritukseen osallistuva ohjelma, mukaan lukien tiedot, voisi toimia itsenäisesti, sille on määritettävä käyttöjärjestelmässä erityinen tietorakenne, jota kutsutaan prosessin ohjauslohkoksi (PCB, Prosessin ohjauslohko). Prosessin ja piirilevyn välillä on yksi-yhteen vastaavuus, eikä käyttäjäprosessia voi muokata.

Prosessin ohjauslohkon PCB rooli:

Järjestelmän kuvauksen ja prosessin toiminnan hallinnan helpottamiseksi kullekin prosessille määritellään erityisesti tietorakenne OS-Process Control Block PCB:n (Process Control Block) ytimessä. Osana prosessikokonaisuutta PCB tallentaa kaiken tiedon, jota käyttöjärjestelmä tarvitsee kuvaamaan prosessin nykyistä tilannetta ja hallitsemaan prosessin toimintaa. Se on käyttöjärjestelmän tärkein tallennettu tietorakenne. PCB:n tehtävänä on tehdä ohjelmasta (mukaan lukien data), joka ei voi toimia itsenäisesti moniohjelmaympäristössä, itsenäisesti ajavaksi perusyksiköksi, prosessiksi, joka voidaan suorittaa samanaikaisesti muiden prosessien kanssa.

(2) PCB voi toteuttaa ajoittaisen toimintatilan. Moniohjelmaympäristössä ohjelma toimii stop-and-go jaksottaisessa toimintatilassa. Kun prosessi keskeytetään eston vuoksi, sen on säilytettävä suorittimen sivustotiedot, kun se on käynnissä. PCB:n saatuaan järjestelmä voi tallentaa CPU-paikan tiedot keskeytetyn prosessin piirilevyyn käytettäväksi, kun CPU-paikka palautetaan, kun prosessi ajoitetaan suoritettavaksi uudelleen. Näin ollen voidaan jälleen tehdä selväksi, että moniohjelmaympäristössä perinteisessä mielessä staattisena ohjelmana, koska sillä ei ole keinoja suojella tai pelastaa omaa toimintapaikkaansa, se ei voi taata toimintatulostensa toistettavuutta. , mikä menettää toimintansa. merkitys.

(3) PCB tarjoaa prosessinhallinnassa tarvittavia tietoja. Kun ajoittaja ajoittaa prosessin suoritettavaksi, se voi löytää vain vastaavan ohjelman ja datan ohjelman aloitusosoiteosoittimen ja prosessin PCB:lle muistiin tai ulkoiseen tallennustilaan tallennetun datan mukaan; ajon aikana, kun tiedostoa on käytettävä Kun järjestelmän tiedostot tai I/O-laitteet tarvitsevat myös PCB:n tietoja. Lisäksi piirilevyn resurssiluettelon mukaan kaikki prosessiin tarvittavat resurssit voidaan oppia. Voidaan nähdä, että prosessin koko elinkaaren ajan käyttöjärjestelmä aina ohjaa ja hallitsee prosessia piirilevyn mukaisesti.

(4) PCB tarjoaa prosessien ajoitukseen tarvittavat tiedot. Vain valmiissa tilassa olevat prosessit voidaan ajastaa suoritettaviksi, ja PCB antaa tietoa prosessin tilasta. Jos prosessi on valmiustilassa, järjestelmä lisää sen prosessivalmiusjonoon ja odottaa, että ajoittaja ajoittaa. ; lisäksi usein on tarpeen tietää muitakin tietoja prosessista ajoituksen yhteydessä. Esimerkiksi prioriteettiajoitusalgoritmissa sinun on tiedettävä prosessi Priority. Joissakin oikeudenmukaisemmissa ajoitusalgoritmeissa sinun on myös tiedettävä prosessin odotusaika ja suoritetut tapahtumat.

(5) PCB toteuttaa synkronoinnin ja viestinnän muiden prosessien kanssa. Prosessien synkronointimekanismia käytetään eri prosessien koordinoidun toiminnan toteuttamiseen. Kun semaforimekanismi otetaan käyttöön, se edellyttää, että jokaisessa prosessissa asetetaan vastaava semafori synkronointia varten. Piirilevyssä on myös alue- tai tietoliikennejonoosoitin prosessiviestintää varten.

Prosessin ohjauslohkon tiedot:

Prosessin ohjauslohkossa se sisältää pääasiassa seuraavat tiedot:

(1) Prosessin tunniste: Prosessin tunnistetta käytetään yksilöimään prosessi. Prosessilla on yleensä kahdenlaisia ​​tunnisteita: ① ulkoiset tunnisteet. Jotta käyttäjäprosessi pääsisi prosessiin helpommin, kullekin prosessille on asetettava ulkoinen tunniste. Sen tarjoaa luoja, ja se koostuu yleensä kirjaimista ja numeroista. Prosessin perhesuhteen kuvaamiseksi on myös asetettava pääprosessin tunnus ja aliprosessin tunnus. Lisäksi voidaan asettaa käyttäjätunnus osoittamaan prosessin omistavaa käyttäjää. ②Sisäinen tunniste. Järjestelmän prosessin käytön helpottamiseksi prosessille asetetaan käyttöjärjestelmässä sisäinen tunniste, eli jokaiselle prosessille annetaan yksilöllinen digitaalinen tunniste, joka on yleensä prosessin sarjanumero.

(2) Prosessorin tila: Prosessorin tilatietoa kutsutaan myös prosessorin kontekstiksi, joka koostuu pääasiassa prosessorin eri rekisterien sisällöstä. Näitä rekistereitä ovat: ①Yleiskäyttöiset rekisterit, jotka tunnetaan myös nimellä käyttäjänäkyvät rekisterit, joihin käyttäjäohjelmat pääsevät ja joita käytetään tietojen tilapäiseen tallentamiseen. Useimmissa prosessoreissa on 8-32 yleiskäyttöistä rekisteriä. RISC-rakenteisissa tietokoneissa Niitä voi olla yli 100; ②Käskylaskuri, joka tallentaa seuraavan käytettävän käskyn osoitteen; ③Ohjelman tilasana PSW, joka sisältää tilatietoja, kuten ehtokoodin, suoritustilan, keskeytysmaskin lipun jne.; ④Käyttäjän pinoosoitin, Se tarkoittaa, että jokaisella käyttäjäprosessilla on yksi tai useampi toisiinsa liittyvä järjestelmäpino, joita käytetään prosessi- ja järjestelmäkutsuparametrien ja kutsuosoitteiden tallentamiseen. Pinon osoitin osoittaa pinon yläosaan. Kun prosessori on suoritustilassa, suuri osa käsiteltävästä tiedosta sijoitetaan rekisteriin. Kun prosessia vaihdetaan, prosessorin tilatiedot on tallennettava vastaavalle piirilevylle, jotta suoritusta voidaan jatkaa keskeytyskohdasta, kun prosessi suoritetaan uudelleen.

(3) Prosessin ajoitustiedot: Kun käyttöjärjestelmä ajoittaa, on välttämätöntä ymmärtää prosessin tila ja tiedot prosessin ajoituksesta. Näitä tietoja ovat: ① Prosessin tila, joka ilmaisee prosessin nykyisen tilan, jota käytetään prosessin ajoituksen ja vaihdon perustana ②Prosessin prioriteetti on kokonaisluku, jota käytetään kuvaamaan prosessoria käyttävän prosessin prioriteettitasoa. Prosessin, jolla on korkeampi prioriteetti, tulisi saada prosessori ensin; ③Muuta prosessien ajoitukseen tarvittavaa tietoa, joka liittyy käytettyyn prosessien ajoitusalgoritmiin Esimerkiksi sen ajan summa, jonka prosessi on odottanut CPU:ta, prosessin suoritusajan summa jne.; ④Tapahtuma viittaa tapahtumaan, joka odottaa prosessin siirtymistä suoritustilasta estotilaan, eli eston syytä.

(4) Prosessin ohjaustiedot: Viittaa prosessin ohjaamiseen tarvittaviin tietoihin, jotka sisältävät: ①Ohjelman ja datan osoitteen, ohjelman muistin tai ulkoisen muistin osoitteen ja tiedot prosessientiteetissä, jotta se voidaan ajoittaa suorittaa, kun prosessi suoritetaan. , Ohjelma ja tiedot löytyvät PCB:ltä; ②Prosessin synkronointi- ja viestintämekanismi, joka on synkronoinnin ja prosessiviestinnän välttämätön mekanismi, kuten viestijonoosoittimet, semaforit jne., ne voidaan sijoittaa PCB:hen kokonaan tai osittain; ③Resurssiluettelo, jossa on lueteltu kaikki prosessin toiminnan aikana tarvitsemat resurssit (paitsi CPU) sekä luettelo prosessille allokoiduista resursseista; ④Linkkiosoitin, joka antaa prosessille ( PCB) Jonon seuraavan prosessin PCB:n ensimmäinen osoite.