Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

บทที่2 การจัดการโพรเซส - Coggle Diagram

- - - - โฑรเซสที่ให้กำเนิดเรียกว่า โพรเซสแม่
      - โพรเซสย่อยที่เกิดขึ้นเรียกว่า โพรเซสลูก
      - โพรเซสที่ถูกสร้างก็สามารถสร้างโพรเซสย่อยได้
      - เมื่อโพรเซสแม่จบลง โพรเซสต่างๆที่อยู่ภายใต้ก็จะจลลงไปด้วย
      - การทำงานของระบบปฏิบัติการจะมีการสร้างโพรเซสขึ้นมาเหมือนกันเพราะว่าถือเป็นงานของระบบ
      - บางระบบปฏิบัติการยอมให้โฑรเซสแม่จบลง โดยที่โพรเซสลูกไม่ต้องจบลงตามไปด้วย
      - เมื่อผู้ใช้ส่งงานให้กับระบบเพื่อทำงาน ระบบปฏิบัติการจะทำการสร้างโพรเซสสำหรับงานนั้นขึ้นมา
    - - สามารถสร้างโพรเซสใหม่ด้วยคำสั่งระบบของระบบปฏิบัติการหรือผ่านทาง System call ที่ชื่อ Fork (ในระบบปฏิบัติการ Unix) โพรเซสที่สร้างโพรเซสอื่นเรียกว่า โพรเซสแม่ เมื่อสร้างโพรเซสลูกแล้วสามารถทำต่อไปพร้อมลูกหรือหยุดรอจนกว่าโพรเซสลูกจะเสร็จ โพรเซสที่ถูกสร้างเรียกว่า โพรเซสลูก ซึ่งสามารถร้องขอทรัพยากรจากระบบปฏิบัติการหรือถูกจำกัดให้ใช้ได้เฉพาะทรัพยากรของโพรเซสแม่เท่านั้น โพรเซสแม่จำเป็นต้องรู้หมายเลขของโพรเซสลูกทั้งหมด
    - - โพรเซสจะสิ้นสุดเมื่อสิ้นสุดการทำงานในคำสั่งสุดท้าย และแจ้งให้ระบบปฏิบัติการลบมันออกไปโดยใช้ System call ที่ชื่อ exit(ในระบบปฏิบัติการ Unix) หรือยกเลิกโพรเซสเมื่อทำงานเสร็จ เมื่อโพรเซสแม่สิ้นสุดโพรเซสลูกก็จะสิ้นสุดไปด้วย เรียกว่า การสิ้นสุดเป็นขั้นๆ
  - - - วิธีใช้ซ้อนชั่วคราว วิธีใดวิธีหนึ่งใน 3 วิธีนี้
        
        ความจุค่าศูนย์
        
        ขนาดกองซ้อนมีค่าเท่ากับ 0 หมายความว่า จะมีข่าวสารในกองซ้อนได้เพียงจุดเดียงเท่านั้น ในกรณีนี้ผู้ส่งจะต้องรอจรกระทั่งผู้รับได้รับข่าวสารแล้วจึงจะทำอย่างอื่นได้
        
        อีกหนึ่งความหมายก็อาจจะหมายถึง ระบบข่าวสารไม่มีการปรับอัตราส่วนอีก 2 กรณีหลังเรียกว่า การปรับอัตราแบบอัตโนมัติ อาจจะกล่าวได้ว่าความจะเป็นศูนย์เป็นระบบที่ไม่มีบัฟเฟอร์ ส่วนกรณีอื่นมีการจัดบัฟเฟอร์ให้อัตโนมัติ
        
        กรณีที่ไม่ใช่ศูนย์ โพรเซสจะไม่รู้เลยว่าเมสเซสถึงปลายทางหรือไม่หลังจากส่งเสร็จสิ้นแล้ว
        
        ความจุค่าจำกัด
        
        ขนาดความจุของกองซ้อนมีค่าเท่ากับ n หมายความว่า รองรับข่าวสารได้มากถึง n จำนวนความจุถ้ามีข่าวสารใหม่เข้ามาและกองซ้อนยังไม่เต็มก็จะเก็บไว้ในกองซ้อน ฝั่งผู้ส่งก็ไม่จำเป็นต้องรอ แต่ถ้ากองซ้อนเต็มผู้ส้งต้องหยุดรอ
        
        ความจุค่าไม่จำกัด
        
        ขนาดของกองซ้อนมีขนาดที่ไม่จำกัด ดังนั้นจึงสามารถรองรับข่าวสารได้ทั้งหมดโดยผู้ส่งไม่จำเป็นต้องรอ
  - - - สามารถสื่อสารกับกระบวนการอื่นได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้ทรัพยากรหรือข้มมูลร่วมกัน โดยซีพียูจะจัดเตรียมการดำเนินงานอย่างน้อย 2 ขั้นตอน คือ Send และ Receive Message สำหรับการสื่อสารใช้ช่องทางที่เรียกว่า การเชื่อมโยงการสื่อสาร Communication Link
        
        การตั้งชื่อ กระบวนการที่ต้องการสื่อสารกับโพรเซสอื่นจะต้องมีวิธีในการอ้างอิงถึงชื่อสามารถสื่อสารได้ทั้งทางตรงและทางอ้อม
        
        การสื่อสารทางตรง : โพรเซสที่ต้องการสื่อจะต้องใช้ชื่อที่ชัดเจนทั้งฝั่งรับและฝั่งส่ง ตัวอย่างเช่น send(P,mesage)ส่งข่าวสารไปยังโพรเซส P
        receive(Q,message)รับข่าวสารจารโพรเซส Q
        
        คุณสมบัติ
        1.ทั้งฝั่งรับและฝั่งส่งจะต้องติดตั้งการเชื่อมโยงระหว่างกันโดยอัตโนมัติ
        2.การเชื่อมโยงจะทำเฉพาะคู่ของฝั่งรับและฝั่งส่งเท่านั้น
        3.ฝั่งรับและฝั่งส่งจะมีการเชื่อมโยงเพียงเส้นเดียวเท่านั้น
        4.สายการเชื่อมโยงสามารถใช้ได้ทั้งแบบทางเดี่ยวและทางคู่ แต่โดยทั่วไปใช้แบบทางคู่
        
        การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ตามสมมาตร ทั้งผู้รับและผู้ส่งจะต้องมีชื่อสำหรับการสื่อสารกัน ผู้ส่งระบุเพียงชื่อของผู้รับเท่านั้น แต่ผู้รับไม่จำเป็นต้องระบุชื่อผู้ส่ง
        
        ข้อด้วย : มีข้อจำกัดเกี่ยวกับชื่อมากเกินไป ถ้ามีการเปลี่ยนชื่อจะต้องแจ้งไปยังสมาชิกทั้งหมด เวลาจะแก้ไขชื่อใหม่จะต้องหาชื่อเดิมที่อ้างอิงก่อน
    - - แต่ละโพรเซสที่ต้องการติดต่อกันจะต้องกำหนดชื่อเฉพาะที่ใช้ติดต่อทั้งผู้รับและผู้ส่ง ตัวอย่างเช่น send (B,message) จะเป็นการส่งโพรเซสไปยังโพรเซส B receive (A,message) จะเป็นการรับโพรเซส A
        วิธีการนี้ ระบบจะไม่ดำเนินการติดต่อให้กับโพรเซสทั้งสอง ทั้งสองโพรเซสต้องจัดการเอง
        
        คุณสมบัติ
        
        ลิงค์หนึ่งๆจะมีความสัมพันธ์เฉพาะโพรเซสสองโพรเซสเท่านั้น
        
        แต่ละคู่จะมีลิงค์เดียวเท่านั้น
        
        การสร้างลิงค์จะเป็นแบบอัตโนมัติระหว่างคู่ของโพรเซสที่ต้องการติดต่อ โพรเซสจะทราบหมายเลขโพรเซสที่จะติดต่อด้วย
        
        ลิงค์นี้สามารถเป็นได้ทั้งทิศทางเดียวและสองทิศทาง แต่ปกติจะเป็นแบบสองทิศทาง
    - - หลักการทำงานของระบบคือ หน่วยความจำที่ถูกกำหนดให้ใช้งานร่วมกัน ตำแหน่งแอดเดรสที่ว่างของหน่วยความจำ เพื่อกำหนดเป็นพื้นที่ใช้หน่วยความจำร่วมกัน เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลใดๆไม่ว่าจะมาจากโพรเซสไหนจะมีผลต่อโพรเซสทั้งหมด
        
        ประเภทของบัฟเฟอร์เพื่อป้องกันไม่ให้มีโพรเซสใดใส่ข้อมูลลงในบัฟเฟอร์ที่เต้ฒแล้วหรือดึงข้อมูลจากบัฟเฟอร์ที่ยังไม่มีข้อมูลอยู่
        
        บัฟเฟอร์ข้อมูลมีขนาดไม่จำกัด
        
        โพรดซสที่ต้องการบริโภคข้อมูลอาจต้องคอยจากผู้ผลิต แต่โพรเซสผู้ผลิตข้อมูลสามารถผลิตข้อมูลได้ตลอดเวลา
        
        บัฟเฟอร์มีขนาดจำกัด
        
        ถ้าบัฟเฟอร์เต็มโพรเซสผู้ผลิตจะต้องรอ และโพรเซสที่ต้องการบริโภคข้อมูลอาจต้องรอถ้าบัฟเฟอร์ว่าง
    - - ทุกโพรเซสสื่อสารกันโดยอาศัยเมลล์บ็อกซ์ ในบางกรณีอาจมีมากกว่าหนึ่งโพรเซวสที่สามารถใช้เมลล์บ็อกซ์ร่วมกันได้ สายการเชื่อมโยงสามารถใช้ได้ทั้งทางเดี่ยวและทางคู่
        
        การปฏิบัติงานเกี่ยวกับเมลล์บ็อกซ์
        
        การส่งข่าวสารผ่านเมลล์บ็อกซ์
        
        การลบเมลล์บ็อกซ์
        
        การสร้างเมลล์บ็อกซ์ใหม่
        
        การรับ/ส่ง ตัวอย่างเช่น
        send(A,message) ส่งข่าวสารไปยังเมลล์บ็อกซ์ A
        receive(A,message) รับข่าวสารจากเมลล์บ็อกซ์ A
        
        ข้อกำหนด เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาในการสื่อสาร
        
        อนุญาตให้สายการเชื่อมโยงหนึ่งเส้นรองรับกระบวนการได้มากที่สุดเพียงสองโพรเซสเท่านั้น
        
        อนุญาตให้มีเพียงกระบวนการเดียวที่สามารถรับข่าวสารจากเมลล์บ็อกซ์ ณ ขณะใดขณะหนึ่งและให้ระบบตัดสินใจว่ากระบวนการไหนจะได้รับข่าวสารนั้นและแจ้งว่าใครเป็นผู้รับให้ผู้ส่งทราบ
        
        อนุญาตให้ระบบเลือกว่าโพรเซสใดที่จะเข้ารับเมสเสจ โดยระบบจะกำหนดผู้รับไปยังผู้ส่งก่อนการส่ง
        
        โครงสร้างเมลล์บ็อกซ์
        
        แบบไทป์
        
        โครงสร้างแบบไทป์จะคล้ายกับของคิวที่ข้อมูลไหนมาก่อนก็จะถูกดึงออกไปก่อน แต่ข้อแตกต่างก็คือ เมลล์บ็อกซ์แบบไทป์ขนาดของเมลล์บ็อกซ์จะยืดหยุ่นได้ ทำให้สามารถใส่ข้อมูลได้มากเท่าที่ต้องการ
        
        แบบสเต็ก
        
        เรียกการทำงานแบบสเต็กว่า LIFO(Last In First Out)
        โครงสร้างเมลล์บ็อกซ์แบบสเต็กตรงกันข้ามกับแบบคิวในการดึงข้อมูล คือข้อมูลใดที่ส่งเข้ามาก่อนจะถูกดึงออกมาใช้งานภายหลัง โดยจะนำข้อมูลที่เข้ามาทีหลังออกไปใช้ก่อน
        
        แบบคิว
        
        เรียกการทำงานแบบคิวว่า FIFO(First In First Out) จะดึงข้อมูลออกจากเมลล์บ็อกซ์ตามลำดับก่อนหลังของข้อมูลที่ส่งเข้ามา ข้อมูลไหนที่เข้ามาก่อนก็จะถูกดึงออกไปก่อน มีขนาดบ็อกซ์คงที่ ถ้าใส่ข้อมูลมากเกินไปเมลล์บ็อกซ์จะเต็ม
    - - การคำนวณรวดเร็วขึ้น
      - ระบบย่อย
      - การร่วมกันใช้ข้อมูลข่าวสาร
      - ความสะดวกสบาย
  - - - รายละเอียดของโครงสร้างข้อมูล
        
        ตัวชี้
        
        เป็นตัวชี้ไปยังหน่วยความจำหลักที่กันไว้สำหรับโพรเซสนั้นๆ
        
        สถานะของกระบวนการ
        
        แสดงสถานะปัจจุบันของโพรเซส
        
        ชื่อและหมายเลขประจำตัว
        
        ชื่อและหมายเลขประจำตัวต้องไม่ซ้ำกัน
        
        ตัวชี้โปรแกรม
        
        เก็บตำแหน่งที่อยู่ของคำสั่งโปรแกรมต่อไปที่จะถูกประมวลผล
        
        รีจิสเตอร์ของหน่วยประมวลผล
        
        รีจิสเตอร์จะมีข้อมูลที่ถูกเก็บอยู่ในรีจีสเตอร์ภายในโพรเซสเซอร์ ซึ่งจะถูกนำมาใช้ในขณะที่โพรเซสเซอร์กำลังประมวลผล
        
        ข้อมูลในการจัดตารางทำงานของประมวลผลกลาง
        
        เก็บข้อมูลการจัดการตารางเวลาของซีพียู เป็นข้อมูลแสดงลำดับความสำคัญของโฑรเซสที่ถูกกำหนดโดยระบบปฏิบัติการ
        
        สารสนเทศเกี่ยวกับการจัดการหน่วยความจำ
        
        เก็บข้อมูลการจัดการหน่วยความจำ เป็นข้อมูลเกี่ยวกับหน่วยความจำที่ระบบปฏิบัติการกำหนดไว้
        
        ข้อมูลทางการบัญชี
        
        เก็บข้อมูลจำนวนเวลาที่ซีพียูใช้ในการทำงาน หมายเลขบัญชี หมายเลขงานหรือหมายเลขโพรเซสและอื่นๆ
        
        ข้อมูลสถานะการรับส่งข้อมูล
        
        เก็บข้อมูลสถานะของ I/O อุปกรณ์ที่โพรเซสปัจจุบันใช้งานอยู่ รายการแฟ้มที่ถูกเปิดอ่าน-เขียนหรือถูกใช้งาน และอื่นๆ
  - - - โพรเซสได้ครอบครองซีพียู และทำการประมวลผล
    - - โพรเซสรอเหตุการณ์บางอย่าง
    - - โพรเซสพร้อมทำงาน หากได้รับการจัดสรรซีพียู
    - - โพรเซสเสร็จสิ้นการทำงาน
    - - โพรเซสใหม่กำลังถูกสร้างข้น
  - - - กำหนดการระยะยาว
        
        ทำหน้าที่เลือกโพรเซสที่รออยู่ที่หน่วยความจำสำรอง และต้องการเข้าไปทำงานที่ซีพียู ให้เข้าไปอยู่ในหน่วยความจำหลักที่คิวพร้อมเพื่อรอจนกว่าซีพียูจะว่าง
      - กำหนดการระยะสั้น
        
        ทำหน้าที่เลือกโพรเซสจากคิวพร้อมในหน่วยความจำหลัก และมอบหมายซีพียูให้กับโพรเซสแต่ละโพรเซส จึงทำให้โพรเซสเปลี่ยนสถานะจากพร้อมเป็นทำงาน
        
        ความถี่ในการทำงานมากกว่า เนื่องจากซีพียูทำงานด้วยความเร็วสูง ทำให้โพรเซสถูกทำงานในระยะเวลาสั้นมาก
      - กำหนดการระยะกลาง
        
        ในกรณีถ้ามีความจำเป็นใช้โพรเซสในระบบมัลติโปรแกรมมิ่ง เพื่อลดโพรเซสที่อยู่ในหน่วยความจำ โดยการย้ายโพรเซสออกจากหน่วยความจำและ swap ลงดิสก์และนำโพรเซสนั้นกลับมาใช้หน่วยความจำอีกครั้งเมื่อต้องการให้โพรเซสนั้นทำงานต่อไป
        
        ความถี่ในการทำงานน้อยกว่าระยะสั้น เนื่องจากสร้างโพรเซสใหม่จำเป็นต้องใช้เวลาเป็นนาที และในการเลือกโพรเซสจำเป็นต้องพิจารณาว่าเป็นโพรเซสที่เน้นการรับส่งข้อมูลหรือไม่ จะทำให้คิวพร้อมว่างและทำให้กำหนดการระยะสั้นถูกเรียกใช้น้อยมาก
    - - คือการที่ซีพียูสลับไปประมวลผลโพรเซสอื่น โดยจะบันทึกสถานะของโพรเซสปัจจุบันเอาไว้ จากนั้นจะเรียกสถานะของโพรเซสที่ถูกบันทึกไว้กลับขึ้นมาประมวลผลอีกครั้ง
    - - เมื่อโพรเซสใดโพรเซสหนึ่งเข้าสู่แถวพร้อม โพรเซสนั้นจะรออยู่ในแถวพร้อม จนกระทั่งถูกเลือกให้เป็นผู้ใช้หน่วยประมวลผลกลาง
        
        เหตุการณ์ที่อาจจะเกิดขึ้นเมื่อโพรเซสกำลังทำงานอยู่
        
        โพรเซสสร้างโทรเซสย่อยขึ้นมา และรอจนโพรเซสย่อยทำงานเสร็จ
        
        โพรเซสขัดจังหวะโดยระบบ ทำให้ต้องหยุดการทำงานและย้ายไปไว้แถวพร้อมอีกครั้ง
        
        โพรเซสร้องขออุปกรณ์รับ-ส่งข้อมูล ดังนั้นจึงถูกจัดให้รอในแถวอุปกรณ์
  - - - ถ้าผู้รับหรือผู้ส่งเมสเสจสิ้นสุดก่อนเมสเสจจะเอกซิคิวท์ อาจทำให้เมสเสจถูกกำจัดทำให้ผู้รับไม่ได้รับเมสเสจ หรือผู้ส่งไม่ได้ส่งเมสเสจ พิจารณาได้จาก
        
        ผู้รับฌพรเซส P อาจจะรอเมสเสจจากโพรเซส Q ที่สิ้นสุดไปแล้ว ถ้าไม่มีการกระทำใดเกิดขึ้น โพรเซส P จะถูกบล็อกตลอดไป
        หรืออาจจะสั่งให้โพรเซส P สิ้นสุด หรือแจ้งให้โพรเซส Q ทราบว่า โพรเซส P สิ้นสุดไปแล้ว
        
        โพรเซส P อาจจะส่งไปให้โพรเซส Q ที่สิ้นสุดไปแล้ว รูปแบบการจัดบัฟเฟอร์แบบอัตโนมัติจะไม่เกิดอันตรายใดๆ โดย P ยังเอกซิควต์ต่อไป แต่ในกรณี้ที่ไม่มีบัฟเฟอร์โพรเซส P จะถูกบล็อกตลอดไป ระบบอาจจะสั่งให้ P สิ้นสุด หรืออาจจะแจ้งให้ P ทราบว่า Q สิ้นสุดไปแล้ว
    - - ข้อผิดพลาดด้านฮาร์ดแวร์หรือสายสื่อสาร
        
        โพรเซสที่ทำหน้าที่ส่งเมสเสจ มีหน้าที่ตรวจสอบการสูญหายเพื่อส่งเมสเสจใหม่ถ้าต้องการอีก
        
        ระบบปฏิบัติการมีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจสอบการสูญหาย และแจ้งให้กับโพรเซสที่ทำหน้าที่ส่งเมสเสจที่เกิดการสูญหาย เพื่อส่งใหม่อีกครั้ง
        
        ระบบปฏิบัติการมีหน้าที่รับผิดชอบในการตรวจสอบการสูญหายนี้ เพื่อที่จะส่งเมสเสจไปใหม่
      - วิธีการตรวจสอบว่าเมสเสจสูญหายหรือไม่
        
        ใช้การกำหนดช่วงเวลา Timeout เมื่อเมสเสจส่งออกไปจะมีสัญญาณตอบกลับมา
  - - - ข้อเสียคือ ระบบไม่สามารถใช้ทรัพยากรได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากมีบางช่วงที่ทรัพยากรของระบบว่างแต่ไม่สามารถใช้ทรัพยากรเหล่านั้นได้
    - - โปรแกรมจะกลายเป็นโพรเซสเมื่อเรารันไฟล์นั้นขึ้นมาและถูกโหลดขึ้นสู่หน่วยความจำ แม้ว่าจะทำงานโปรแกรมเดียวกันในระบบคอมพิวเตอร์โพรเซสจะถูกแยกออกมา 2 โพรเซสและมีการสับเปลี่ยนโพรเซสในการทำงาน และในบางกรณีโพรเซสอาจจะทำงานอยู่บน Virtual Machine