Чтобы каждая программа, участвующая в параллельном выполнении, включая данные, могла работать независимо, для нее в операционной системе должна быть настроена специальная структура данных, называемая блоком управления процессом (печатная плата, Блок управления технологическим процессом). Между процессом и платой существует взаимно однозначное соответствие, и пользовательский процесс не может быть изменен.

Роль печатной платы блока управления процессом:

Чтобы упростить системное описание и управление работой процесса, структура данных специально определена для каждого процесса в ядре PCB блока управления процессом OS (Блок управления процессом). Как часть объекта процесса, PCB записывает всю информацию, необходимую операционной системе для описания текущей ситуации процесса и управления работой процесса. Это самая важная структура записываемых данных в операционной системе. Роль PCB состоит в том, чтобы сделать программу (включая данные), которая не может работать независимо в многопрограммной среде, стать базовой единицей, которая может работать независимо, процессом, который может выполняться одновременно с другими процессами.

(2) Печатная плата может работать в прерывистом режиме. В многопрограммной среде программа работает в прерывистом режиме работы. Когда процесс приостановлен из-за блокировки, он должен сохранять информацию о сайте ЦП во время работы. После установки платы система может сохранить информацию об узле ЦП на плате прерванного процесса для использования при восстановлении узла ЦП, когда процесс снова запланирован для выполнения. Таким образом, можно еще раз пояснить, что в многопрограммной среде, будучи статической программой в традиционном смысле, поскольку у нее нет средств для защиты или сохранения собственного рабочего сайта, она не может гарантировать воспроизводимость результатов своей работы. , теряя при этом свою работу. значение.

(3) PCB предоставляет информацию, необходимую для управления процессами. Когда планировщик планирует запуск процесса, он может найти только соответствующую программу и данные в соответствии с указателем начального адреса программы и данными, записанными на печатной плате процесса в памяти или во внешнем хранилище; в процессе работы, когда необходимо получить доступ к файлу. Когда файлы или устройства ввода-вывода в системе, они также должны полагаться на информацию на печатной плате. Кроме того, согласно списку ресурсов на плате, все ресурсы, необходимые для процесса, могут быть изучены. Видно, что в течение всего жизненного цикла процесса операционная система всегда контролирует и управляет процессом в соответствии с платой.

(4) PCB предоставляет информацию, необходимую для планирования процесса. Только процессы в состоянии готовности могут быть запланированы для выполнения, и плата предоставляет информацию о том, в каком состоянии находится процесс. Если процесс находится в состоянии готовности, система вставляет его в очередь готовности процесса и ожидает, пока планировщик планирует ; кроме того, при планировании часто необходимо знать другую информацию о процессе. Например, в алгоритме планирования приоритетов вам необходимо знать приоритет процесса. В некоторых более справедливых алгоритмах планирования вам также необходимо знать время ожидания процесса и события, которые были выполнены.

(5) PCB осуществляет синхронизацию и связь с другими процессами. Механизм синхронизации процессов используется для реализации согласованной работы различных процессов. Когда применяется семафорный механизм, он требует, чтобы соответствующий семафор для синхронизации был установлен в каждом процессе. На плате также есть указатель области или очереди связи для связи процесса.

Информация в блоке управления процессом:

В блоке управления технологическим процессом он в основном включает следующую информацию:

(1) Идентификатор процесса: идентификатор процесса используется для однозначного обозначения процесса. У процесса обычно есть два типа идентификаторов: ① внешние идентификаторы. Чтобы облегчить пользователю доступ к процессу, для каждого процесса должен быть установлен внешний идентификатор. Он предоставляется создателем и обычно состоит из букв и цифр. Чтобы описать семейные отношения процесса, также должны быть установлены ID родительского процесса и ID дочернего процесса. Кроме того, можно установить идентификатор пользователя, чтобы указать пользователя, которому принадлежит процесс. ②Внутренний идентификатор. Чтобы упростить использование процесса системой, для процесса в ОС устанавливается внутренний идентификатор, то есть каждому процессу присваивается уникальный цифровой идентификатор, который обычно представляет собой серийный номер процесса.

(2) Состояние процессора: информация о состоянии процессора также называется контекстом процессора, который в основном состоит из содержимого различных регистров процессора. Эти регистры включают в себя: ①Регистры общего назначения, также известные как видимые для пользователя регистры, которые доступны пользовательским программам и используются для временного хранения информации. В большинстве процессоров имеется от 8 до 32 регистров общего назначения. В компьютерах с RISC-структурой их может быть более 100; ②Счетчик инструкций, в котором хранится адрес следующей инструкции, к которой будет осуществляться доступ; ③Слово состояния программы PSW, которое содержит информацию о состоянии, такую ​​как код состояния, режим выполнения, флаг маски прерывания и т. Д .; ④ Указатель стека пользователя. Это означает, что каждый пользовательский процесс имеет один или несколько связанных системных стеков, которые используются для хранения параметров процессов и системных вызовов и адресов вызовов. Указатель стека указывает на вершину стека. Когда процессор находится в состоянии выполнения, большая часть обрабатываемой информации помещается в регистр. Когда процесс переключается, информация о состоянии процессора должна быть сохранена на соответствующей печатной плате, чтобы выполнение могло продолжаться с точки останова при повторном выполнении процесса.

(3) Информация о планировании процесса: когда ОС выполняет планирование, необходимо понимать статус процесса и информацию о планировании процесса. Эта информация включает: Статус процесса, указывающий на текущий статус процесса, который используется в качестве основы для планирования процессов и обмена. ②Приоритет процесса – это целое число, используемое для описания уровня приоритета процесса, использующего процессор. Процесс с более высоким приоритетом должен сначала получить процессор; ③Другая информация, необходимая для планирования процесса, которая связана с используемым алгоритмом планирования процесса. Например, сумма времени, в течение которого процесс ждал ЦП, сумма времени, в течение которого процесс был выполнен, и т. Д .; ④Событие относится к событию, ожидающему перехода процесса из состояния выполнения в состояние блокировки, то есть причины блокировки.

(4) Информация об управлении процессом: относится к информации, необходимой для управления процессом, которая включает в себя: ①Адрес программы и данных, адрес памяти или внешней памяти программы и данных в объекте процесса, чтобы его можно было запланировать на выполнить, когда процесс выполняется. , Программу и данные можно найти на плате; ②Механизм синхронизации и взаимодействия процессов, который является необходимым механизмом для синхронизации и взаимодействия процессов, например указатели очереди сообщений, семафоры и т. Д., Они могут быть размещены на плате полностью или частично; ③Список ресурсов, в котором перечислены все ресурсы (кроме ЦП), необходимые процессу во время его работы, а также есть список ресурсов, выделенных процессу; ④ Указатель ссылки, который дает процессу (PCB) Первый адрес PCB следующего процесса в очереди.