RAWI JAEMPINIT การจ ดการ Process ส ปดาห ท 13

(1)

RAWI JAEMPINIT awe412@gmail.com

การจัดการ Process

(2)

“ ง30202 ระบบปฏิบัติการ”

ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง



นักเรียนสามารถบอกการ

(3)

วัตถุประสงค์การเรียนรู้



เพื่อท าความเข้าใจเกี่ยวกับองค์ประกอบของโปรเซส



คุณสมบัติของโปรเซส



สถานะของโปรเซส



การติดต่อระหว่างโปรเซส (Interprocess

communication)



การเข้าจังหวะของโปรเซส (Process Synchronization)



ปัญหาการท างานของโปรเซส

(4)

Agenda



Computer System Operation



I/O Structure



Storage Structure



Storage Hierarchy ล าดับขั้นของหน่วยเก็บข้อมูล



Hardware Protection

(5)

การจัดการโปรเซส Process Management

•

โปรเซส หมายถึง โปรแกรมที่ก าลังเอ็กซิคิวต์อยู่

•

ในขณะที่โปรเซสก าลังเอ็กซิคิวต์อยู่นั้นจะมีการใช้ทรัพยากร (Resource) ของระบบ เช่น CPU, หน่วยความจ า, ไฟล์, อุปกรณ์ อินพุต/เอาต์พุต

•

ในระบบ Multiprogramming อาจประกอบด้วยโปรเซส มากมาย

•

OS จึงมีหน้าที่ในการจัดการโปรเซสในระบบทั้งหมด ไม่ว่าจะ เป็นการสร้าง ลบ การจัดเวลา การจัดจังหวะและการ ติดต่อสื่อสารภายในโปรเซส

(6)

องค์ประกอบของโปรเซส

• โปรเซสที่สมบูรณ์มีองค์ประกอบดังนี้  1. ชื่อและหมายเลขโปรเซส (Process ID) • เป็นหมายเลขประจ าโปรเซสเพื่อก าหนดล าดับการเอ็กซีคิ้วต์  2. โค้ดโปรแกรม (Program code) เป็นโค้ดค าสั่งที่เป็นภาษาเครื่องที่ สามารถเอ็กซิคิวต์ได้ทันที  _{3. ข้อมูล (Data) เป็นข้อมูลของโปรเซสหนึ่ง หรืออาจใช้ร่วมกับ} โปรเซสอื่น ๆ ก็ได้

 _{4. บล็อกควบคุมโปรเซส (Process Control Block : PCB)}

• เป็นเนื้อที่ของหน่วยความจ าที่ระบบปฏิบัติการก าหนดไว้เพื่อเก็บข้อมูลที่ ส าคัญของโปรเซสไว้

(7)

องค์ประกอบของโปรเซส

5. PSW (Program Status Word) เป็นตัวควบคุมล าดับ

การ เอ็กซิคิวต์ค าสั่งของโปรเซส และเก็บข้อมูลเกี่ยวกับ

สถานะของโปรเซส ที่อยู่ของค าสั่งที่จะเอ็กซิคิวต์ต่อไป

6. คุณสมบัติของโปรเซส

 ล าดับความส าคัญของโปรเซส (Priority)  อ านาจหน้าที่ของโปรเซส (Authority)  คุณสมบัติอื่น ๆ

(8)

บล็อกควบคุมโปรเซส (Process Control Block : PCB)



OS จะก าหนดเนื้อที่บางส่วนในหน่วยความจ าเพื่อ

ท าเป็น PCB

พอยเตอร์ สถานะโปรเซส หมายเลขโปรเซส รีจิสเตอร์ ข้อมูลการจัดเวลา ข้อมูลหน่วยความจ า ข้อมูลแอ็กเคาต์ ข้อมูลสถานะ I/O :

(9)

(Process Control Block : PCB)



พอยเตอร์(Pointer) ส าหรับชี้ต าแหน่งของโปรเซสที่อยู่

ในหน่วยความจ า และต าแหน่งของทรัพยากรที่โปรเซส

ครอบครองอยู่



สถานะของโปรเซส(Process Status) แสดงสถานะของ

โปรเซสที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

9

(10)



หมายเลขโปรเซส(Process ID) เป็นหมายเลข

ประจ าตัวของโปรเซส



ตัวนับจ านวน(Program Counter) เป็นตัวนับที่

แสดงที่อยู่ของค าสั่งต่อไปที่จะถูกประมวลผล

(11)

o

รีจิสเตอร์(Register)

ท าหน้าที่เก็บข้อมูลสถานะระบบเมื่อ

มีอินเทอร์รัพเกิดขึ้นเพื่อท าให้โปรแกรมสามารถท างาน

ต่อไปได้เมื่อกลับมาท างานอีกครั้ง

รีจิสเตอร์จะมีค่าและ

ประเภทที่เปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมของ

คอมพิวเตอร์ ประเภทของรีจิสเตอร์คือ Accumulator,

Index, Stack Pointer และรีจิสเตอร์ทั่วไป

(12)

o

ตัวจัดล าดับงานซีพียู(CPU Scheduling Information)

เป็นข้อมูลที่

ประกอบด้วยล าดับความส าคัญของโปรเซส

ที่ถูกก าหนดโดยระบบปฏิบัติการเมื่อโปรเซสถูกสร้าง

ขึ้นมา สามารถเปลี่ยนค่าไปได้ ซึ่งโปรเซสใดที่มี

ความส าคัญมากระบบปฏิบัติการจะให้สิทธิมากกว่า

โปรเซสอื่น เช่นให้เวลาซีพียูนานกว่า

เป็นต้น

12

(13)

o

ตัวจัดการหน่วยความจ า(Memory Management

Information) เป็นข้อมูลเกี่ยวกับหน่วยความจ าที่

ระบบปฏิบัติการก าหนดไว้ เช่นขนาด

หน่วยความจ า, ค่าของรีจิสเตอร์, Page table และ

Segment table เป็นต้น

13

(14)



ข้อมูลแอ็กเคาต์(Account Information) เป็นข้อมูลที่

อาจประกอบด้วยจ านวน CPU, เวลาที่ก าหนด, หมาย

เลขแอ็กเคาต์, หมายเลขโปรเซส และอื่นๆ



ข้อมูลสถานะอินพุต/เอาต์พุต(I/O Status

Information) เป็นข้อมูล

แสดงรายการของอุปกรณ์

อินพุต/เอาต์พุตที่โปรเซสนี้ใช้

เป็นต้น

14

(15)

“ ง30202 ระบบปฏิบัติการ” คุณสมบัติของโปรเซส ล ำดับควำมส ำคัญของโปรเซส (Priority) โดยเมื่อโปรเซสถูก สร้างขึ้นมา ล าดับความส าคัญของโปรเซสจะถูกก าหนดโดย ระบบปฏิบัติทันที สามารถเปลี่ยนค่าไปได้ ซึ่งโปรเซสใดที่มี ความส าคัญมากระบบปฏิบัติการจะให้สิทธิมากกว่าโปรเซสอื่น อ ำนำจหน้ำที่ของโปรเซส (Authority) เป็นการบอกอ านาจหน้าที่ ของโปรเซสนั้นว่าสามารถท าอะไรได้บ้าง ใช้อุปกรณ์อะไรได้บ้าง เป็นต้น คุณสมบัติอื่น ที่ระบบปฏิบัติการก าหนดให้มี 15

(16)

สถานะของโปรเซส

ในขณะที่เอ็กซิคิวต์โปรเซสอยู่นั้น โปรเซสจะมีการเปลี่ยนแปลง สถานะอยู่ตลอดเวลาสามารถแบ่งสถานะดังนี้



สถานะเริ่มต้น (New) เป็นสถานะที่เริ่มต้นสร้างโปรเซส



สถานะพร้อม (Ready) เป็นสถานะที่พร้อมจะครอบครองซีพียู แต่ยังไม่มีการรัน



สถานะรัน (Running) เป็นสถานะที่โปรเซสเข้าครอบครองซีพียู และมีการเอ็กซิคิวต์ค าสั่งในโปรแกรมของโปรเซส

(17)

สถานะของโปรเซส (ต่อ)

สถานะรอ (Wait) เป็นสถานะที่โปรเซสก าลังรอเหตุการณ์บางอย่าง เช่น การรอสัญญาณ การจัดการอินพุต/เอาต์พุตดีไวซ์ สถานะบล็อก (Block) เป็นสถานะที่โปรเซสต้องการใช้อุปกรณ์ อินพุต/เอาต์พุต หรือเกิดอินเทอร์รัพต์ระหว่างที่รันโปรเซส ซึ่ง จะต้องรอให้มีการจัดการอุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุต หรือจัดการอิน เทอร์รัพต์ให้เรียบร้อยก่อนจะกลับไปสถานะรันได้ต่อไป สถานะสิ้นสุด (Terminate) เป็นสถานะที่หยุดนิ่งอันเกิดจาก โปรเซสถูกเอ็กซิคิวต์หมดทุกค าสั่งในโปรแกรมแล้ว

(18)

สถานะของโปรเซส (ต่อ)

เริ่มต้น new รัน Running บล็อก Block พร้อม Ready รอ Wait สิ้นสุด Terminate ยอมรับให้ท างาน อินพุต/เอาท์พุต หรืออีเวนต์เสร็จแล้ว รออินพุต/เอาต์พุต หรืออีเวนต์ ท างานเสร็จสิ้นแล้ว อินเทอร์รัพต์ Scheduler dispatch

(19)

ขั้นตอนการเปลี่ยนสถานะของโปรเซส

เมื่อผู้ใช้ต้องการส่งงานให้เครื่องคอมพิวเตอร์ท างาน OS จะเป็นผู้ที่รับทราบ ความต้องการนี้ และจะเตรียมสร้างโปรเซสให้กับงานใหม่ที่ถูกส่งเข้ามา OS จะต้องพิจารณาว่าเนื้อที่หน่วยความจ าหลักของระบบมีเพียงพอหรือไม่ ถ้าเพียงพอก็จะท าการสร้างโปรเซสใหม่โดยเก็บไว้ในหน่วยความจ าหลัก ถ้าไม่เพียงพอก็จะต้องรอจนกว่าจะมีโปรเซสอื่นจบลงและมีเนื้อที่ใน หน่วยความจ าเหลือมากพอ เมื่อโปรเซสถูกสร้างขึ้นมาใหม่จะอยู่ในสถานะพร้อมก่อน ยังไม่สามารถเข้า ไปใช้งาน CPU ได้

(20)

ขั้นตอนการเปลี่ยนสถานะของโปรเซส(ต่อ)

สาเหตุที่โปรเซสไม่สามารถเข้าใช้งาน CPU ได้ทันที  เนื่องจากระบบคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันเป็นระบบที่มีผู้ใช้หลายคนใน เวลาเดียวกัน  ท าให้มีโปรเซสมากมายเกิดขึ้น ซึ่งโปรเซสเหล่านี้ต้องการใช้ CPU ทั้งสิ้น  ต้องมีการจัดคิวและแจ้งสถานะพร้อมให้กับโปรเซสไว้ก่อน  เมื่อโปรเซสที่ใช้งาน CPU ท างานเสร็จสิ้นหรือถูกยกเลิก ท าให้ CPU จะ ว่าง โปรเซสต่อไปที่อยู่ในคิวก็จะเลื่อนเข้าไปใช้ CPU (เปลี่ยนสถานะจาก พร้อมเป็นสถานะรัน)  เหตุการณ์ทั้งหมดตัวที่ควบคุมการท างานคือ OS