0.3 Quá trình

Trạng thái quá trình

Khi một quá trình thực thi, nó thay đổi trạng thái. Trạng thái của quá trình được định nghĩa bởi các hoạt động hiện hành của quá trình đó. Mỗi quá trình có thể ở một trong những trạng thái sau:

• Mới (new): quá trình đang được tạo ra
• Đang chạy (running): các chỉ thị đang được thực thi
• Chờ (waiting): quá trình đang chờ sự kiện xảy ra (như hoàn thành việc nhập/xuất hay nhận tín hiệu)
• Sẳn sàng (ready): quá trình đang chờ được gán tới một bộ xử lý.
• Kết thúc (terminated): quá trình hoàn thành việc thực thi

Các tên trạng thái này là bất kỳ, và chúng khác nhau ở các hệ điều hành khác nhau. Tuy nhiên, các trạng thái mà chúng hiện diện được tìm thấy trên tất cả hệ thống. Các hệ điều hành xác định mô tả trạng thái quá trình. Chỉ một quá trình có thể đang chạy tức thì trên bất kỳ bộ xử lý nào mặc dù nhiều quá trình có thể ở trạng thái sẳn sàng và chờ.

Hình III‑1-Lưu đồ trạng thái quá trình

Khối điều khiển quá trình

Mỗi quá trình được hiện diện trong hệ điều hành bởi một khối điều khiển quá trình (Process Control Block-PCB) – cũng được gọi khối điều khiển tác vụ. Một PCB được hiển thị trong hình III-2. Nó chứa nhiều phần thông tin được gắn liền với một quá trình xác định, gồm:

Hình III‑2-Khối điều khiển quá trình

• Trạng thái quá trình (process state): trạng thái có thể là mới, sẳn sàng, đang chạy, chờ đợi, kết thúc, …
• Bộ đếm chương trình (program counter): bộ đếm hiển thị địa chỉ của chỉ thị kế tiếp được thực thi cho quá trình này.
• Các thanh ghi (registers) CPU: các thanh ghi khác nhau về số lượng và loại, phụ thuộc vào kiến trúc máy tính. Chúng gồm các bộ tổng (accumulators), các thanh ghi chỉ mục, các con trỏ ngăn xếp, và các thanh ghi đa năng (general-purpose registers), cùng với thông tin mã điều kiện (condition-code information). Cùng với bộ đếm chương trình, thông tin trạng thái này phải được lưu khi một ngắt xảy ra, cho phép quá trình được tiếp tục một cách phù hợp sau đó (Hình III.3).
• Thông tin lập thời biểu CPU (CPU-scheduling information): thông tin gồm độ ưu tiên của quá trình, các con trỏ chỉ tới các hàng đợi lập thời biểu, và bất kỳ tham số lập thời biểu khác.
• Thông tin quản lý bộ nhớ (Memory-management information): thông tin này có thể gồm những thông tin như giá trị của các thanh ghi nền và thanh ghi giới hạn, các bảng trang hay các bảng phân đoạn, phụ thuộc hệ thống bộ nhớ được dùng bởi hệ điều hành.
• Thông tin tính toán (accounting information): thông tin này gồm lượng CPU và thời gian thực được dùng, công việc hay số quá trình,…
• Thông tin trạng thái nhập/xuất (I/O status information): thông tin này gồm danh sách của thiết bị nhập/xuất được cấp phát quá trình này, một danh sách các tập tin đang mở,..

PCB đơn giản phục vụ như kho chứa cho bất cứ thông tin khác nhau từ quá trình này tới quá trình khác.

Hình III‑3-Lưu đồ hiển thị việc chuyển CPU từ quá trình này tới quá trình khác

Luồng

Mô hình quá trình vừa được thảo luận ngụ ý rằng một quá trình là một chương trình thực hiện một luồng đơn thực thi. Thí dụ, nếu một quá trình đang chạy một chương trình xử lý văn bản, một luồng đơn của chỉ thị đang được thực thi. Đây là một luồng điều khiển đơn cho phép quá trình thực thi chỉ một tác vụ tại một thời điểm. Thí dụ, người dùng không thể cùng lúc nhập các ký tự và chạy bộ kiểm tra chính tả trong cùng một quá trình. Nhiều hệ điều hành hiện đại mở rộng khái niệm quá trình để cho phép một quá trình có nhiều luồng thực thi. Do đó, chúng cho phép thực hiện nhiều hơn một tác vụ tại một thời điểm.