Операционные системы: Потоки и процессы

Операционные системы

Потоки и процессы

Процесс:
- Основная единица выполнения в ОС.
- Содержит код, данные, состояние (регистры, счетчик команд), ресурсы (файлы, память).
- Имеет уникальный идентификатор (PID).
Поток:
- Наименьшая единица выполнения внутри процесса.
- Делит ресурсы процесса (память, открытые файлы).
- Позволяет многозадачность внутри одного процесса.
Различия:
- Процесс может содержать несколько потоков.
- Потоки легче создавать и уничтожать, чем процессы.
- Потоки имеют меньшую накладную нагрузку при переключении контекста.
Планирование:
- ОС использует алгоритмы планирования для определения порядка выполнения процессов и потоков.
- Стратегии: FIFO, Round Robin, приоритетное планирование.

Архитектура ОС

Ядро ОС:
- Центральная часть операционной системы, отвечает за управление ресурсами.
- Существует в двух основных типах: микроконтур и монолитное ядро.
Структуры ОС:
- Системные вызовы: интерфейс для взаимодействия программ с ядром.
- Управление памятью: включает функции выделения, освобождения и защиты памяти.
- Управление процессами: создание, планирование и завершение процессов.
Уровни абстракции:
- Пользовательский уровень: интерфейсы, прикладные программы.
- Ядро: работа с аппаратными ресурсами, управление процессами и памятью.
Модульная архитектура:
- Легкость добавления новых функций и модулей.
- Повышение устойчивости и безопасности системы.
Управление устройствами:
- Драйверы устройств для взаимодействия с аппаратным обеспечением.
- Журналирование и кэширование для повышения производительности.

Потоки и процессы

Процесс — основная единица выполнения в операционной системе.
Процесс включает код, данные, текущее состояние (регистры, счетчик команд) и ресурсы (файлы, память).
Каждый процесс имеет уникальный идентификатор (PID).
Поток — наименьшая единица выполнения внутри процесса, позволяющая осуществлять многозадачность.
Потоки разделяют ресурсы процесса, такие как память и открытые файлы.
Процессы могут содержать несколько потоков, что увеличивает гибкость выполнения.
Создание и уничтожение потоков происходит быстрее и с меньшими затратами, чем у процессов.
Переключение контекста потоков требует меньших накладных расходов по сравнению с процессами.
Алгоритмы планирования определяют порядок выполнения процессов и потоков, включая стратегии FIFO, Round Robin и приоритетное планирование.

Архитектура ОС

Ядро операционной системы — центральная часть, управляющая ресурсами системы.
Ядро существует в двух основных типах: микроконтур и монолитное ядро, каждая из которых имеет свои характеристики.
Системные вызовы предоставляют интерфейс для взаимодействия программ с ядром.
Управление памятью охватывает функции выделения, освобождения и защиты памяти.
Управление процессами включает создание, планирование и завершение процессов, обеспечивая их эффективное выполнение.
Уровни абстракции включают пользовательский уровень с интерфейсами и прикладными программами, а также уровень ядра, отвечающий за работу с аппаратными ресурсами.
Модульная архитектура облегчает интеграцию новых функций и модулей, повышая устойчивость и безопасность системы.
Управление устройствами осуществляется через драйверы, которые взаимодействуют с аппаратным обеспечением, улучшая производительность благодаря механизмам журналирования и кэширования.