Aby sa každý program podieľajúci sa na súbežnom vykonávaní, vrátane údajov, mohol spúšťať nezávisle, musí byť preň v operačnom systéme nakonfigurovaná špeciálna dátová štruktúra, nazývaná blok riadenia procesov (PCB, Blok riadenia procesov). Medzi procesom a PCB existuje individuálna korešpondencia a používateľský proces nie je možné upravovať.

Úloha riadiaceho bloku PCB:

Na uľahčenie popisu systému a riadenia prevádzky procesu je pre každý proces v jadre OS-Process Control Block PCB (Process Control Block) špecificky definovaná dátová štruktúra. Ako súčasť procesnej entity PCB zaznamenáva všetky informácie potrebné pre operačný systém na popis aktuálneho stavu procesu a riadenie chodu procesu. Je to najdôležitejšia zaznamenaná dátová štruktúra v operačnom systéme. Úlohou PCB je urobiť z programu (vrátane dát), ktorý nemôže bežať samostatne v multiprogramovom prostredí, základnú jednotku, ktorá môže bežať nezávisle, proces, ktorý je možné vykonávať súbežne s inými procesmi.

(2) PCB môže realizovať prerušovaný prevádzkový režim. V prostredí s viacerými programami program beží v prerušovanom prevádzkovom režime stop-and-go. Keď je proces pozastavený z dôvodu zablokovania, musí si zachovať informácie o lokalite CPU, keď je spustený. Po získaní PCB môže systém uložiť informácie o mieste CPU na PCB prerušeného procesu na použitie, keď sa miesto CPU obnoví, keď je naplánované opätovné spustenie procesu. Preto je možné opäť objasniť, že v prostredí s viacerými programami, ako statický program v tradičnom slova zmysle, pretože nemá prostriedky na ochranu alebo záchranu vlastného prevádzkového miesta, nemôže zaručiť reprodukovateľnosť svojich prevádzkových výsledkov. , čím stráca svoju prevádzku. význam.

(3) PCB poskytuje informácie potrebné na riadenie procesov. Keď plánovač naplánuje spustenie procesu, môže nájsť zodpovedajúci program a údaje iba podľa ukazovateľa počiatočnej adresy programu a údajov zaznamenaných na PCB procesu v pamäti alebo externom úložisku; počas procesu behu, keď je potrebné pristupovať k súboru Keď sú súbory alebo I/O zariadenia v systéme, musia sa tiež spoliehať na informácie v PCB. Okrem toho sa podľa zoznamu zdrojov v PCB dajú naučiť všetky zdroje potrebné pre proces. Je vidieť, že počas celého životného cyklu procesu operačný systém vždy riadi a riadi proces podľa DPS.

(4) PCB poskytuje informácie potrebné na plánovanie procesov. Na spustenie je možné naplánovať iba procesy v stave pripravenosti a PCB poskytuje informácie o tom, v akom stave sa proces nachádza. Ak je proces v pripravenom stave, systém ho zaradí do fronty pripravenosti procesu a čaká, kým plánovač naplánuje ; okrem toho je často potrebné vedieť ďalšie informácie o procese pri plánovaní. Napríklad v algoritme plánovania priorít potrebujete poznať prioritu procesu. V niektorých spravodlivejších plánovacích algoritmoch tiež potrebujete poznať čakaciu dobu procesu a udalosti, ktoré boli vykonané.

(5) PCB realizuje synchronizáciu a komunikáciu s inými procesmi. Mechanizmus synchronizácie procesov sa používa na realizáciu koordinovaného fungovania rôznych procesov. Keď je prijatý semaforový mechanizmus, vyžaduje sa, aby bol v každom procese nastavený zodpovedajúci semafor na synchronizáciu. PCB má tiež ukazovateľ oblasti alebo komunikačného frontu na komunikáciu procesov.

Informácie v bloku riadenia procesov:

V bloku riadenia procesov obsahuje najmä tieto informácie:

(1) Identifikátor procesu: Identifikátor procesu sa používa na jednoznačné označenie procesu. Proces má zvyčajne dva druhy identifikátorov: ① externé identifikátory. Aby sa užívateľskému procesu uľahčil prístup k procesu, musí byť pre každý proces nastavený externý identifikátor. Poskytuje ho tvorca a zvyčajne pozostáva z písmen a číslic. Aby bolo možné opísať rodinný vzťah procesu, je potrebné nastaviť aj ID nadradeného procesu a ID podriadeného procesu. Okrem toho je možné nastaviť ID používateľa, ktoré označuje používateľa, ktorý vlastní proces. ②Interný identifikátor. Aby sa uľahčilo používanie procesu systémom, je pre proces v OS nastavený interný identifikátor, to znamená, že každý proces dostane jedinečný digitálny identifikátor, ktorým je zvyčajne sériové číslo procesu.

(2) Stav procesora: Informácie o stave procesora sa tiež nazývajú kontext procesora, ktorý pozostáva najmä z obsahu rôznych registrov procesora. Tieto registre zahŕňajú: ①Všeobecné registre, známe aj ako užívateľsky viditeľné registre, ktoré sú prístupné užívateľským programom a používajú sa na dočasné ukladanie informácií. Vo väčšine procesorov je 8 až 32 všeobecných registrov. V počítačoch so štruktúrou RISC ich môže byť viac ako 100; ②Počítadlo inštrukcií, ktoré ukladá adresu ďalšej inštrukcie, ku ktorej sa má pristupovať; ③Programové stavové slovo PSW, ktoré obsahuje stavové informácie, ako je stavový kód, režim vykonávania, príznak masky prerušenia atď.; ④Ukazovateľ zásobníka užívateľa, Znamená to, že každý užívateľský proces má jeden alebo niekoľko súvisiacich systémových zásobníkov, ktoré sa používajú na ukladanie parametrov procesov a systémových volaní a adries volaní. Ukazovateľ zásobníka ukazuje na vrch zásobníka. Keď je procesor v stave vykonávania, veľká časť spracovávaných informácií sa umiestni do registra. Keď sa proces prepne, informácie o stave procesora sa musia uložiť na zodpovedajúcu dosku plošných spojov, aby vykonávanie mohlo pokračovať od bodu prerušenia pri opätovnom spustení procesu.

(3) Informácie o plánovaní procesov: Keď OS plánuje plánovanie, je potrebné pochopiť stav procesu a informácie o plánovaní procesov. Tieto informácie zahŕňajú: ① Stav procesu označujúci aktuálny stav procesu, ktorý sa používa ako základ pre plánovanie a prepínanie procesov ② Priorita procesu je celé číslo používané na popis úrovne priority procesu využívajúceho procesor. Proces s vyššou prioritou by mal dostať procesor ako prvý; ③Ďalšie informácie potrebné na plánovanie procesov, ktoré súvisia s použitým algoritmom plánovania procesov Napríklad súčet času, počas ktorého proces čakal na CPU, súčet času, počas ktorého bol proces vykonaný atď.; ④Udalosť označuje udalosť, ktorá čaká, kým sa proces zmení zo stavu vykonávania do stavu blokovania, to znamená príčinu blokovania.

(4) Informácie o riadení procesu: Vzťahujú sa na informácie potrebné na riadenie procesu, ktoré zahŕňajú: ①Adresu programu a údajov, pamäťovú alebo externú pamäťovú adresu programu a údajov v entite procesu, aby bolo možné naplánovať spustiť, keď je proces vykonaný. , Program a údaje možno nájsť z PCB; ②Mechanizmus synchronizácie procesov a komunikácie, ktorý je nevyhnutným mechanizmom pre synchronizáciu a komunikáciu procesov, ako sú ukazovatele frontu správ, semafory atď., Môžu byť umiestnené v DPS úplne alebo čiastočne; ③Zoznam zdrojov, v ktorom sú uvedené všetky zdroje (okrem CPU), ktoré proces vyžaduje počas svojej činnosti, a tiež zoznam zdrojov pridelených procesu; ④Ukazovateľ odkazu, ktorý dáva procesu ( PCB ) Prvú adresu PCB ďalšieho procesu vo fronte.