В обчислювальній техніці управління процесами є фундаментальним аспектом операційних систем, який займається створенням, плануванням і завершенням процесів. Простими словами, процес — це екземпляр комп’ютерної програми, яка виконується. Він містить код програми та її дії. Ефективне керування процесами має вирішальне значення для продуктивності та стабільності комп’ютерної системи.
Процес — це екземпляр програми, що виконується. Наприклад, коли ви запускаєте текстовий редактор або веб-браузер, створюється процес. Кожен процес забезпечує ресурси, необхідні для виконання програми. У своєму життєвому циклі процес проходить різні стани, такі як початок, готовність, виконання, очікування та завершення.
Життєвий цикл процесу в операційній системі включає кілька етапів:
Блок керування процесом (PCB) є важливою структурою даних в операційній системі. Він містить інформацію про стан процесу, програмний лічильник, регістри центрального процесора, інформацію про керування пам’яттю, облікову інформацію та інформацію про стан введення/виведення. PCB має вирішальне значення для ефективного керування процесами операційної системи.
Планування процесів є ключовим аспектом управління процесами. Він визначає порядок, у якому процеси отримують доступ до спільних ресурсів ЦП. Існує кілька алгоритмів планування:
У сучасній обчислювальній техніці для підвищення продуктивності прийнято виконувати кілька процесів одночасно або паралельно. Паралельність означає виконання кількох процесів одночасно в одноядерному процесорі шляхом швидкого перемикання між ними. З іншого боку, паралелізм означає одночасне виконання різних частин програми на кількох ядрах багатоядерного процесора, який справді працює паралельно.
Комунікація між процесами (IPC) — це механізм, який дозволяє процесам спілкуватися та синхронізувати свої дії. IPC важливий у сучасних операційних системах, які запускають кілька процесів одночасно. Приклади IPC включають канали, черги повідомлень, семафори та спільну пам'ять.
Щоб краще зрозуміти створення процесу, розглянемо приклад створення простого процесу в системі Linux за допомогою системного виклику <code>fork()</code>. Системний виклик <code>fork()</code> створює новий процес, дублюючи поточний процес. Новий процес називається дочірнім, а існуючий — батьківським.
Експеримент для розуміння планування процесу може включати моделювання різних алгоритмів планування за допомогою простої програми. Наприклад, можна написати програму на C, яка реалізує алгоритми планування FCFS, SJF і RR, і спостерігати, як кожен алгоритм керує чергою процесів.
Управління процесами є вирішальним аспектом проектування операційних систем. Розуміючи життєвий цикл процесів, алгоритми планування та такі механізми, як IPC, розробники та системні адміністратори можуть оптимізувати продуктивність і надійність обчислювальних систем. У міру розвитку технологій складність управління процесами також зростає, але фундаментальні принципи залишаються незмінними. Розуміння цих концепцій має важливе значення для кожного, хто має намір глибоко працювати з операційними системами або розробляти програми, які потребують ефективного керування процесами.
