في مجال الحوسبة، تعد إدارة العمليات جانبًا أساسيًا من أنظمة التشغيل التي تتعامل مع إنشاء العمليات وجدولتها وإنهائها. العملية، بعبارات بسيطة، هي مثال لبرنامج كمبيوتر يتم تنفيذه. ويحتوي على كود البرنامج ونشاطه. تعد إدارة العمليات بكفاءة أمرًا بالغ الأهمية لأداء واستقرار نظام الكمبيوتر.
العملية هي مثيل تنفيذي للتطبيق. على سبيل المثال، عند تشغيل محرر نصوص أو متصفح ويب، يتم إنشاء عملية. توفر كل عملية الموارد اللازمة لتنفيذ البرنامج. تمر العملية، في دورة حياتها، بحالات مختلفة مثل البدء، والاستعداد، والتشغيل، والانتظار، والإنهاء.
تتضمن دورة حياة العملية في نظام التشغيل عدة مراحل:
تعد كتلة التحكم في العمليات (PCB) بنية بيانات أساسية في نظام التشغيل. فهو يحتوي على معلومات حول حالة العملية وعداد البرنامج وسجلات وحدة المعالجة المركزية ومعلومات إدارة الذاكرة ومعلومات المحاسبة ومعلومات حالة الإدخال/الإخراج. يعد PCB أمرًا ضروريًا لنظام التشغيل لإدارة العمليات بكفاءة.
تعد جدولة العمليات جانبًا رئيسيًا في إدارة العمليات. فهو يحدد الترتيب الذي تصل به العمليات إلى موارد وحدة المعالجة المركزية المشتركة. هناك العديد من خوارزميات الجدولة:
في الحوسبة الحديثة، من الشائع تشغيل عمليات متعددة في وقت واحد أو بالتوازي لتحسين الأداء. يشير التزامن إلى تنفيذ عمليات متعددة في نفس الوقت في وحدة المعالجة المركزية أحادية النواة عن طريق التبديل السريع بينها. من ناحية أخرى، يشير التوازي إلى التنفيذ المتزامن لأجزاء مختلفة من البرنامج على مراكز متعددة لمعالج متعدد النواة، والذي يعمل بالفعل بالتوازي.
يعد الاتصال بين العمليات (IPC) آلية تسمح للعمليات بالتواصل ومزامنة أعمالها. يعد IPC مهمًا في أنظمة التشغيل الحديثة التي تقوم بتشغيل عمليات متعددة في وقت واحد. تتضمن أمثلة IPC توجيهات الإخراج وقوائم انتظار الرسائل والإشارات والذاكرة المشتركة.
لفهم إنشاء العملية بشكل أفضل، فكر في مثال إنشاء عملية بسيطة في نظام Linux باستخدام استدعاء النظام <code>fork()</code> . يقوم استدعاء النظام <code>fork()</code> بإنشاء عملية جديدة عن طريق تكرار العملية الحالية. تسمى العملية الجديدة بالعملية الفرعية، وتسمى العملية الحالية بالعملية الأصلية.
يمكن أن تتضمن تجربة فهم جدولة العمليات محاكاة خوارزميات جدولة مختلفة باستخدام برنامج بسيط. على سبيل المثال، يمكن للمرء كتابة برنامج في لغة C ينفذ خوارزميات جدولة FCFS وSJF وRR ومراقبة كيفية إدارة كل خوارزمية لقائمة انتظار العملية.
تعد إدارة العمليات جانبًا حاسمًا في تصميم أنظمة التشغيل. من خلال فهم دورة حياة العمليات وخوارزميات الجدولة وآليات مثل IPC، يمكن للمطورين ومسؤولي النظام تحسين أداء وموثوقية أنظمة الحوسبة. مع تطور التكنولوجيا، يزداد أيضًا تعقيد إدارة العمليات، لكن المبادئ الأساسية تظل كما هي. يعد فهم هذه المفاهيم أمرًا ضروريًا لأي شخص ينوي العمل بعمق مع أنظمة التشغيل أو تطوير التطبيقات التي تتطلب إدارة عملية فعالة.
