Операции над процессами

Лекция на тему: Процессы. Основные процессы. Классификация процессов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Классификация систем вентиляции.

По способу организации воздухообмена в вентиляция может быть общеобменной, местной (локализующей), смешанной и противодымной.

Общеобменная вентиляция при создании одинаковых условий воздушной среды (температуры, влажности, чистоты воздуха и его подвижности) во всём помещении, главным образом в рабочей зоне (Н=1,2-2,0 м от пола). В этом случае какие-либо вредные вещества распространяются по всему объёму помещения или нет возможности уловить их в местах выделения (рис.1). Общеобменнаявентиляция может быть как приточной, так и вытяжной, а чаще приточно-вытяжной, обеспечивающей организованный приток и удаление воздуха.

При местной вытяжной вентиляции загрязнённый воздух удаляется прямо из мест его загрязнения. Местная приточная вентиляция применяется в тех случаях, когда свежий воздух требуется лишь в определённых местах помещения (на рабочих местах). Они могут быть вытяжными в виде местных отсосов, приточно-вытяжными или только приточными в виде воздушных душей. Местные отсосы позволяют удалять загрязнения относительно малым количеством воздуха, что экономически выгодно. Примером такой вентиляции может служить воздушный душ – струя воздуха, направленная непосредственно на рабочее место (рис.2).

Несмотря на высокую эффективность местной вентиляции, всё же часть вредных веществ уловить не удаётся. Для ассимиляции неуловленных вредных включений устанавливают общеобменную вентиляцию.

Смешанные системы, применяемые главным образом в производственных помещениях, представляют собой комбинации общеобменной вентиляции с местной (рис.3).

Аварийные вентиляционные установки предусматривают в помещениях, в которых возможно внезапное неожиданное вредных веществ в количествах, значительно превышающих допустимые. Эти установки включают только в случае, если необходимо быстро удалить вредные выделения.

Противодымная вентиляция предусматривается для обеспечения эксплуатации людей из помещений здания в начале стадии пожара.

Вопросотом,какую из перечисленных систем вентиляции следует устраивать, решается в каждом отдельном случае в зависимости от назначения помещения, характера вредных выделений, возникающих в нём, и схемы движения воздушных потоков внутри здания.

В так называемых горячих цехах широко использует аэрацию, местные отсосы и воздушные души. В воротах устраивают воздушные тепловые завесы. В холодных цехах применяют общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию и системы кондиционирования воздуха там, где это диктуется условиями технологии. В общественных зданиях (театрах, кино, залах заседаний, магазинах, спортзалах и т.п.) как правило, устраивают общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию или систему кондиционирования воздуха.

В помещениях, где требуется незначительный воздухообмен, организуют только вытяжную вентиляцию. Количество удаляемого воздуха в этом случае восполняется воздухом, поступающим в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях и при открывании форточек или фрамуг.

В жилых домах устраивают обычно только вытяжную (естественную, редко-механическую) вентиляцию из кухонь и санузлов. Приток в жилые комнаты осуществляется через окна, форточки или специальные устройства под окнами.

Общий вытяжного воздух из квартиры, м³/ч, определяется величиной, равной произведению площади отапливаемых помещений, м², на высоту помещений от пола до потолка. Этот объем удаляется через шахты и вытяжные решётки, расположенные в кухнях и в санитарных зонах, причём воздух распределяется поровну между шахтами. При этом объем воздуха, удаляемого через шахту кухни, не должен быть менее 60 м³/ч для кухонь, оборудованных электрическими или двухконфорочными газовыми плитами, и не менее 75 или 90 м³/ч при оборудовании соответственно 3-х и 4-х конфорочными газовыми плитами. А объем воздуха, удаляемого через шахту санузла не должен быть меньше 50 м³/ч. при установке в кухнях газовых водонагревателей газоход подлежит рассматривать как дополнительный вытяжной канал.

Местные вентиляционные каналы кухонь и санузлов одной квартиры допускается объединять в общий сборный канал с подсоединением их к этому каналу на одном уровне, располагаемому не мене чем на 2 м выше потолка обслуживаемых помещений.

Объединение вентиляционных каналов из кухонь, туалетов, ванных (душевых), кладовых для продуктов с вентиляционными каналами из помещений для размещения поквартирных генераторов тепла и гаражей не допускается (п. 7.10 и 7.11 ДБН В.2.2 –94).

Канальными системами естественной вентиляции называются системы, в которых подача наружного воздуха или удаление загрязнённого осуществляется по специальным каналам предусмотренными в конструкциях здания, или приставным воздуховодам. Воздух в этих системах перемещается вследствие разности давлений наружного и внутреннего воздуха.

Для использования ветрового давления (дополнительно к гравитационному) на вытяжных шахтах устанавливают дефлектор. Вытяжные решетки располагают на 0,5 м от потолка. Для каждого обслуживаемого этажа характерно своё расчётное гравитационное давление. Оно зависит от расстояния центра вытяжных решеток по вертикали до верха шахты. Так, для воздушного тракта первого этажа расчётное гравитационное давление согласно уравнению составит, Па:

Р₁=(ρ_н-ρ_вн) h₁ 9.81,

а для воздушного тракта второго этажа

Р₂=(ρ_н-ρ_вн) h₂ 9.81,

В жилых и общественных зданиях вертикальные вытяжные каналы располагают в толще кирпичной кладки внутренних стен или в специальных железобетонных блоках и шахтах. Минимально допустимый размер каналов в кирпичных стенах 130х130 мм. Перегородки между соседними каналами должны быть не мене 130 мм. Скорость движения воздуха в воздуховодах систем с гравитационным побуждением принимают 0,5…1,0 м/с. Сборные коробы и вытяжные шахты на чердаке выполняют с утеплёнными стенками во избежание осаждения конденсата на их внутренних поверхностях в зимнее время. Материал стенок каналов и шахт должен быть несгораем.

1. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. – 480 с.: ил.

2. Богословский В.Н., Сканави А.Н. "Отопление", Учебник для вузов.- М.: Стройиздат, 1991.- 735с.

3. "Внутренние санитарно-технические устройства" в 3-х частях. Ч.1 "Отопление"/В.Н. Богословский и др.; под ред. И.Г. Староверова.- М.: Стройиздат, 1990.- 334с.; ил. (Справочник проектировщика).

4. СНиП 3.05.01-85 "Внутренние санитарно-технические системы"/ Госстрой СССР, -М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-40с.

5. СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика" / Госстрой СССР, 1983.- 136с.

6. М.Б. Каддо, - Трубы для локальных систем.- Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века.-.-№2, 2001 с.16-17, №3, 2001 -16с.).

7. Пальгунов П.П., Исаев В.Н. Санитарно-технические устройства и газоснабжение зданий: Учеб. для техникумов. – 2-е изд., перебар. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. – 416 с.: ил.

8. СНиП 2.04.05-86 "Отопление, вентиляция и кондиционирование" /Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1998.- 64с.

Подсистема Управления процессами (УП) является наиболее интенсивно используемым компонентом ОС, входящим в состав ядра ОС, то есть резидентно размещенным в ОП и выполняющим следующие важнейшие функции:

1. представление процессов в ОС посредством блоков управления процессами;

2. создание и уничтожение процессов;

3. обработка прерываний и переключение процессов из состояния в состояние;

4. синхронизация и организация взаимодействия между асинхронными и параллельными процессами.

Процессом называется программа в стадии или во время выполнения. В большинстве ОС процесс соответствует заданию пользователя. В системе существует одновременно много процессов. Даже в однопрограммной ОС существует системный и пользовательский процессы и можно выделить два типа состояний: пассивное и активное (пассивное, когда запуск не производится или работа завершена). В период своего существования процесс проходит через ряд дискретных состояний, подразделяющихся на основные и дополнительные состояния.

Основные состояния процесса:

1. Состояние активности, когда процесс обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором.

2. Состояние готовности, когда процесс имеет все требуемые для него ресурсы, он готов выполняться, однако процессор занят выполнением другого процесса.

3. Состояние блокировки или ожидания, когда процесс не может выполняться по своим внутренним причинам, он ждет осуществления некоторого события, например, завершения операции ввода-вывода, получения сообщения от другого процесса, освобождения какого-либо необходимого ему ресурса.

Дополнительные состояния процесса:

1. Приостановка готовности, когда процесс готов, но задержан и не конкурирует за ЦП.

2. Приостановка блокировки, когда процесс блокирован и задержан. То есть также не будет конкурировать за ЦП.

Дополнительные состояния процессов кратковременны и обычно используются в ОС РВ (реального времени при перегрузках ЦП.

В однопроцессорных ЭВМ в каждый момент времени может выполняться только один процесс и поэтому, когда один процесс активен, то несколько процессов могут находиться в других состояниях, т.е. находятся в соответствующих очередях (готовности, блокировки и др.).

Рисунок 1. Диаграмма переходов процесса

Очередью называется упорядоченный по приоритетам список процессов, ожидающих доступ к некоторому вычислительному ресурсу.

В ходе жизненного цикла каждый процесс переходит из одного состояния в другое в соответствии с алгоритмом планирования процессов, реализуемым в данной операционной системе. Диаграмма переходов процесса представлена на рисунке 1.

1. Когда в ОС поступает задание на обслуживание, создается процесс, который устанавливается в очередь готовых процессов.

2. Процесс постепенно продвигается в очереди и, когда очередь подходит при освобождении ЦП, процесс переходит в состояние активности. Предоставление ЦП процесса называется запуском или выбором процесса для выполнения. Эту функцию выполняет системная программа, называющаяся диспетчером.

3. Процесс, получивший ЦП, выполняется. Для предотвращения случайного, либо умышленного монопольного захвата ресурсов ЭВМ каким-либо процессом устанавливается временной интервал, называющийся квантом времени, в течение которого процессу разрешено занимать ЦП. Этот интервал устанавливается аппаратным таймером прерываний. По истечении кванта времени диспетчер возвращает процесс в состояние готовности и выбирает следующий готовый процесс.

4. Если выполняемый процесс до истечения кванта запрашивает какое-либо внешнее событие (обычно ввод/вывод), то добровольно освобождает ЦП, переводится в очередь блокировки до наступления события, безвозвратно теряет остаток кванта.

5. При наступлении события (завершении операции ввода/вывода) процесс переводится в состояние готовности.

Операции приостановки и возобновления играют важную роль в ОС РВ и используются в следующих случаях:

· при пиковой нагрузке ВС, когда она не может обеспечить требуемое быстродействие, когда расходы времени на смену состояний превышают полезную работу;

· при ненадежной работе системы и возможном ее отказе;

· когда промежуточные результаты работы процесса вызывают сомнение в правильности работы программы.

При приостановке процесс обязательно освобождает ОП, его копия сбрасывается на диск, в специальный свопинг файл (swaping). Также могут быть освобождены и другие ресурсы.

6. В активном состоянии инициатором приостановки в однопроцессорной системе может быть сам процесс, а в мультипроцессорной – и другие процессы. В остальных состояниях – другие процессы (внешние события).

7. Возобновление (или активизация) процесса это операция подготовки процесса к повторному запуску с точки приостановки.

8. По завершении выполнения задания процесс уничтожается.

Все смены состояний происходят по прерываниям.

Прерывание – это событие/сигнал, привлекающий внимание ЦП и заставляющий его изменить текущий порядок исполнения команд процесса. Существуют аппаратные и программные прерывания.

Аппаратные прерывания инициируются аппаратурой (например, сигнал микросхемы таймера в IBM PC вырабатывается 18.2 раза в секунду), сигналом принтера, нажатием клавиш клавиатуры и многими другими причинами.

Программные прерывания инициируются процессом и на самом деле ничего не прерывают. Это обычные процедуры, которые используются программами для выполнения стандартной рутиной работы. Однако, эти программы содержатся в ОС, и механизм прерываний дает возможность обратиться к ним из программ пользователей. Программные прерывания могут выдаваться внутри друг друга (быть вложенными). Например, аппаратные прерывания могут возникнуть при выполнении программных прерываний. Когда разрешенное прерывание вызывается, то ЦП оставляет свою работу, выполняет прерывание, а затем возвращается в место прерывания. Управляет прерываниями обработчик прерываний (Interrupt Handler).

В соответствии с жизненным циклом процесса его выполнение может быть многократно прервано и продолжено. Для того, чтобы возобновить выполнение процесса, необходимо восстановить состояние его операционной среды. Состояние операционной среды отображается состоянием регистров и программного счетчика, режимом работы процессора, указателями на открытые файлы, информацией о незавершенных операциях ввода-вывода, кодами ошибок выполняемых данным процессом системных вызовов и т.д. Эта информация называется контекстом процесса.

Кроме этого, операционной системе для реализации планирования процессов требуется дополнительная информация: идентификатор процесса, состояние процесса, данные о степени привилегированности процесса, место нахождения кодового сегмента и другая информация. В некоторых ОС (например, в ОС UNIX) информацию такого рода, используемую ОС для планирования процессов, называют дескриптором или блоком управления процесса.

Дескриптор процесса по сравнению с контекстом содержит более оперативную информацию, которая должна быть легко доступна подсистеме планирования процессов. Контекст процесса содержит менее актуальную информацию и используется операционной системой только после того, как принято решение о возобновлении прерванного процесса.

Очереди процессов представляют собой дескрипторы отдельных процессов, объединенные в списки. Таким образом, каждый дескриптор, кроме всего прочего, содержит, по крайней мере, один указатель на другой дескриптор, соседствующий с ним в очереди. Такая организация очередей позволяет легко их переупорядочивать, включать и исключать процессы, переводить процессы из одного состояния в другое.

В этой связи подсистема Управление процессом должна выполнять следующие операции над процессами:

1. Создание.

2. Уничтожение.

3. Запуск.

4. Блокировка.

5. Приостановка.

6. Возобновление, а также

7. Изменение диспетчерского приоритета процесса (работа с очередями).

Создание состоит из многих этапов:

· присвоение идентификатора процессу;

· включение его в список активных процессов, известных системе;

· формирование блока управления процессом;

· выделение процессу начальных ресурсов.

В общем случае существующий процесс может породить новый процесс и имеет место иерархическая структура процессов. Задача может порождать подзадачу в мультипрограммном режиме, и, в этом смысле, мы имеем родительский и дочерний процессы.

Уничтожение процесса означает удаление его из системы. Ресурсы возвращаются системе, имя процесса удаляется из списка, блок управления процессом освобождается.

Блок управления процессом (Program Control Block – PCB) является центральным объектом в ОС, который определяет процесс и содержит всю необходимую информацию о процессе.

PCB содержит определенные сведения.

1. Текущее состояние процесса (Program Status Word - PSW).(Всего 5 состояний)

2. Уникальный идентификатор процесса.

3. Приоритет.

4. Указатели памяти процесса.

5. Указатели выданных процессу ресурсов.

6. Область сохранения регистров.

Когда ОС переключает ЦП с процесса на процесс, используется область сохранения регистров в PSB, чтобы запомнить информацию, необходимую для возобновления процесса, когда он снова получит ЦП.

Обработка прерываний состоит в следующем:

1. При возникновении прерывания, управление передается в ОС.

2. ОС запоминает состояние прерванного процесса, обычно в PCB прерванного процесса.

3. ОС анализирует тип прерывания и передает управление соответствующему обработчику прерываний.

4. После обработки прерывания ОС либо продолжает выполнять прерванный процесс, либо запускает готовый процесс с наивысшим приоритетом.