محاضرة نظم التشغيل السابعة PDF

‫نظم التشغيل‬ ‫المحاضرة السابعة‬  ‫محتويات المحاضرة السابقة‪:‬‬ ‫‪ ‬جدولة المهام‬ ‫‪ ‬خوارزميات الجدولة وانواعها‬ ‫‪ ‬امثلة للخوارزميات‬  ‫محتويات المحاضرة السابعة ‪:‬‬ ‫مقدمة عامة للخيط‬ ‫‪‬‬ ‫تعريف الخيط ‪ ،‬انواعه ‪.‬‬...

‫نظم التشغيل‬ ‫المحاضرة السابعة‬  ‫محتويات المحاضرة السابقة‪:‬‬ ‫‪ ‬جدولة المهام‬ ‫‪ ‬خوارزميات الجدولة وانواعها‬ ‫‪ ‬امثلة للخوارزميات‬  ‫محتويات المحاضرة السابعة ‪:‬‬ ‫مقدمة عامة للخيط‬ ‫‪‬‬ ‫تعريف الخيط ‪ ،‬انواعه ‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫التعامل معه ‪ ،‬حاالته ‪ ،‬استخداماته ‪.‬‬ ‫‪‬‬  ‫المقدمة‪:‬‬ ‫دعنا نضرب مثل تشبيهى يوضح فكرة الخيوط قبل الدخول فى تعريفها‬ ‫ومفهومها واستخدامها ‪:‬‬ ‫‪ 5+6+7+8‬إذا طلبنا من أى‬ ‫لننظر الى المسألة الحسابية البسيطة التالية ‪:‬‬ ‫تلميذ حل هذه المسألة فإنه سيحلها غالبا فى ثالث خطوات هى ‪:‬‬ ‫من المثال يمكن ان نستنتج ان هنالك ‪:‬‬ ‫‪.1‬العملية ذات الخيط الواحد (التوالى)‬ ‫نالحظ ان الخطوات تتم وراء بعض (بالتوالى) ‪.‬فأذا فرضنا كل خطوة تحتاج ثانية‬ ‫من هذا التلميذ فسوف ينجز العمل فى ‪ 3‬ثوان (‪، 20 =13+7 ، 13=5+6‬‬ ‫‪ ،)28=8+20‬هنا تتم الخطوات بالتوالى واليستطيع التلميذ القيام بخطوتين فى‬ ‫وقت واحد ‪.‬‬  ‫مقدمة ‪...‬مواصلة‬ ‫‪.2‬العملية متعددة الخيوط (التوازى)‬ ‫لو احضر التلميذ اثنين من زمالئه ليساعدوه فى حل المسألة ‪ ،‬فيمكن لالول ان‬ ‫يحسب ‪ 6+5‬والثانى يحسب ‪ 7+8‬فى وقت واحد (يعنى الخطوتين فى ثانية واحدة) ‪،‬‬ ‫ويقوم التلميذ الثالث بجمع النتيجة ليحصل على القيمة النهائية فى ثانية ‪ ،‬هنا نجد‬ ‫المسألة حلت فى ثانيتين بدال من ‪ 3‬ثوان (اى اسرع من االولى) ‪ ،‬نالحظ ايضا‬ ‫الخطوتين االوائل قد تمتا فى وقت واحد ‪ ،‬لكن الخطوة الثالثة اليمكن ان تتم اال بعد‬ ‫انتهاء الخطوتين السابقتين النها تعتمد على نتائجهما ‪.‬‬ ‫اذا من الخيوط نستنتج االتى ‪:‬‬ ‫ان القيام بأكثر من عمل فى وقت واحد يعنى عملية لها اكثر من خيط ‪.‬‬ ‫اليمكن للخيوط ان تعمل بالتوازى اذا كانت تعتمد على بعضها ‪ ،‬فيجب ان تكون‬ ‫مستقلة واال فلن نستفيد من وجود اكثر من خيط فى العملية ‪.‬‬  ‫تعريف الخيط (‪) Thread‬‬ ‫ نطلق على الخيط بأنه عملية خفيفة (‪)light weight process‬‬ ‫ذلك ألن الخيط يمتلك الكثير من خصائص العمليات ‪.‬‬ ‫ العملية فى وضعها الطبيعى تنفذ عمل واحد ‪ ،‬ونطلق عليها‬ ‫عملية احادية الخيط (‪.)single Thread‬‬ ‫ اذا كانت العملية تنفذ اكثر من عمل فى نفس الوقت ‪ ،‬هنا البد‬ ‫من جعل العملية متعددة الخيوط (‪.) multiple Thread‬‬ ‫بنية معلومات الخيط تحتوى على ‪:‬‬ ‫ ‬ ‫حالة‬ ‫_ عداد البرنامج _‬ ‫_ المسجالت‬ ‫المكدس‬ ‫ ‬ ‫الخيط‬  ‫مثال تشبيهى للخيوط ‪:‬‬ ‫إذا تعاملت مع شركة معمارية للبناء وطلبت منها تنفيذ عمل معين ‪ ،‬فأنت فى‬ ‫تعاملك مع الشركة ال تهتم وال تعرف كم عامل سينفذ عملك ‪ ،‬فالشركة تشبه‬ ‫العملية ‪ ،‬والعمال هم الخيوط داخل الشركة ‪ ،‬اذا نفذ العمل عامل واحد‬ ‫فأنت تتعامل مع الشركة كعملية ذات خيط واحد‪ ،‬فعلى العامل ان ينفذ العمل‬ ‫بالتوالى جزء تلو االخر حتى انتهاءه ‪ ،‬اما اذا نفذ العمل عدد من العمال فأنت‬ ‫تتعامل مع شركة كعملية ذات خطوط متعددة حيث ينفذ العمال العمل‬ ‫بالتوازى ‪ ،‬كل عامل يقوم بجزئية من العمل فى وقت واحد ‪.‬ومعلومات كل‬ ‫عامل داخل الشركة تعتبر هى معلومات الخيط حيث يتشارك كل العمال‬ ‫فى عنوان الشركة ولكن يختلفو فى عناوينهم وبياناتهم الخاصة التى تميزهم عن‬ ‫بعضهم البعض ‪.‬‬  ‫أنواع الخيوط (‪: ) Types of Threads‬‬ ‫‪.1‬خيط المستخدم (‪: )User Thread‬‬ ‫سمى بهذا االسم الن انشاء الخيط والتعامل معه يتم فى مستوى‬ ‫ ‬ ‫المستخدم وألشأن لنظام التشغيل به ‪ ،‬فهو يتعامل مع العمليات دون التمييز‬ ‫بين التى بها خيط واحد والتى بها العديد من الخيوط ‪.‬‬ ‫يتم تطبيق خيط المستخدم بواسطة مكتبات ‪ ،‬حيث توفر هذه المكتبة كل‬ ‫ ‬ ‫مايتعلق بالتعامل مع الخيط ‪.‬‬ ‫عيب هذا النوع ‪ :‬ان نظام التشغيل ال يتعامل مع الخيوط الموجودة‬ ‫ ‬ ‫بالعملية ‪ ،‬لذلك عندما يحجز عملية معينة فإنه يحجز العملية ككل بما فيها من‬ ‫خيوط ‪.‬‬  ‫أنواع الخيوط (‪: ) Types of Threads‬‬ ‫‪.2‬خيط النواة (‪)Kernel Thread‬‬ ‫‪‬هنا يتم دعم الخيط مباشرة بواسطة نظام التشغيل فهو الذى يوفر طرق‬ ‫التعامل مع الخيط من إنشاء وانهاء جدولة ‪ ،‬وألن ادارة الخيط تتم بواسطة‬ ‫نظام التشغيل فهذا يجعل خيط النواة بطئ نوعا ما مقارنة بخيط‬ ‫المستخدم ‪.‬‬ ‫‪‬من أمثلة نظم التشغيل التى تدعم خيوط النواة ( نظام التشغيل ويندوز‬ ‫الذى يمتلك مكتبة تدعم الخيوط ‪.) win32‬‬  ‫أنواع الخيوط (‪: ) Types of Threads‬‬ ‫‪.3‬خيط جافا (‪)Java Thread‬‬ ‫‪‬لغة جافا تعتبر من لغات البرمجة التى توفر دعم الخيط على مستوى اللغة ‪،‬‬ ‫فهى توفر مكتبة كاملة إلنشاء وادارة الخيوط ‪.‬‬ ‫‪‬وإلنشاء خيط فى الجافا مثال يتم كاالتى ‪:‬‬ ‫‪class th extends Thread‬‬ ‫فهذا يعنى انه سوف يتم توريث خيوط الصف الذى باسم ‪ th‬لبقية الصفوف‬ ‫‪‬‬ ‫الموجودة داخله فى البرنامج ‪.‬‬ ‫التعامل مع الخيط والدوال المستخدمة‪:‬‬  ‫حاالت الخيط (‪: ) status of Threads‬‬ ‫للخيط حاالت ينتقل بينها أثناء التنفيذ ‪:‬‬ ‫جديد (‪ : )New‬عند إنشائه باألمر ‪ new‬مثال يعتبر الخيط ‪ th‬فى حالة‬ ‫ ‬ ‫جديدة عند إستخدام االمر مثال‪:‬‬ ‫‪;)( th t = new th‬‬ ‫شغال (‪ :) Runnable‬األمر ‪ )(start‬يحجز مساحة بالذاكرة للخيط ‪،‬‬ ‫ ‬ ‫ويستدعى الطريقة ‪ )(run‬وفى هذا نقول ان حالة الخيط فى حالة تنفيذ ‪.‬‬ ‫محجوز (‪ )blocked‬أو غير شغال ‪ :‬اذا كان الخيط يقوم بعملية دخل‬ ‫ ‬ ‫أو خرج ‪ ،‬أو تم استدعاء ‪. )( sleep‬‬ ‫ميت (‪ : )Dead‬يصبح الخيط ميتًا اذا انتهى عمل الطريقة ‪ )( run‬أو‬ ‫ ‬ ‫استدعينا ‪. )( stop‬‬ ‫شكل يوضح حاالت الخيط ‪:‬‬  ‫إستخدامات الخيط (‪:) uses of Threads‬‬ ‫‪.1‬محرر النصوص (‪)word‬‬ ‫‪‬يحتوى على ثالثة خيوط ‪ ،‬وكل خيط ينفذ مهمة معينة ‪ ،‬فهنالك خيط‬ ‫يستجيب للمدخالت عبر لوحة المفاتيح والماوس وينفذ األوامر التى ترد‬ ‫عبرها مثل االنتقال لصفحة معينة ‪،‬بينما هنالك خيط ثانى يقوم بعملية إعادة‬ ‫شكل الوثيقة ‪،‬فإذا قمت بحذف جملة سيقوم هذا الخيط بإعادة ترتيب النص‬ ‫كامال بعد حذف الجملة ‪ ،‬وهنالك خيط ثالث يقوم بعملية الحفظ التلقائى كل‬ ‫فترة ‪.‬‬ ‫‪‬مثال لو كان برنامج محرر النصوص يعمل بخيط واحد فلن تستطيع االنتقال‬ ‫الى صفحة مع ظهور شكل البيانات المعدلة فى نفس الوقت ‪ ،‬وعندما يعمل‬ ‫الحفظ التلقائى البد من توقف كل شئ حتى يكتمل الحفظ ‪.‬‬  ‫إستخدامات الخيط (‪:) uses of Threads‬‬ ‫‪.2‬مخدم الويب (‪)web server‬‬ ‫‪‬وظيفة مخدم الويب هى الرد على طلبات المتصفحين وإرسال مايريدون من‬ ‫صفحات الى اجهزتهم ‪ ،‬ويوجد فى كل جهاز مخدم ويب على االنترنت وفيه‬ ‫عدد من المواقع ‪ ،‬قد يتصل اكثر من شخص بهذا الجهاز ويطلب عرض اكثر من‬ ‫صفحة فى نفس الوقت ‪ ،‬هنا ينشئ مخدم الويب خيط لكل متصل يتحاور معه‬ ‫ويرسل له طلباته ‪.‬‬ ‫‪‬مثال لو كان مخدم الويب يعمل بخيط واحد ‪ ،‬اذا اتصل مائة عميل بهذا المخدم‬ ‫فى وقت واحد سيكون هنالك خيط واحد لخدمة العمالء ‪ ،‬واحد تلو االخر ‪ ،‬فاذا‬ ‫افترضنا ان كل طلب يستغرق دقيقة واحدة ‪ ،‬فإن العميل رقم ‪ 100‬ستتم‬ ‫خدمته بعد ساعة و‪ 40‬دقيقة ‪.‬‬ ?? !THANK S