عملية (حوسبة): الفرق بين النسختين

تم إضافة 53 بايت ، ‏ قبل 5 سنوات
ط
(اضافة لشريط البوابات : معلوماتية + برمجة الكمبيوتر (105495))
يوجد فروق بين العملية والبرنامج فالفرق حاذق ولكنه حاسم وذلك لأن العملية هي فعالية من أي نوع أي عنده برنامج ومُدخل ومُخرج وحالة (state). كما أن المُعالج (processor) الواحد قد تتشارك فيه عدة عمليات وكمية الوقت الذي يأخذه كل برنامج يتحدد بواسطة خوارزمية جدولة. وفي حالة أن نفس البرنامج تستخدمه عمليتان (أو أكثر) لا يغير من حقيقة أنهما عمليتان منفصلتان.
 
== مصطلحات مهمة ==
=== حالة العملية ===
[[Fileملف:Process modes.jpg|350px|thumb|الصورة توضح العلاقة بين حالات العملية ]]
بينما العملية تُنفذ تُغير حالاتها، وحالة العملية مُعرفة جزئيا بأنها الفعالية الحالية للعملية. والعملية يمكن أن تكون في أحد الحالات التالية :
# عملية "جديدة"، أي أن العملية قيد الانتاج.
# عملية "منتهية"، أي أن العملية انهت عملها وتوقفت.
 
من الناحية المنطقية، الحالتان الثانية والرابعة هما نفس الأمر إذ أن كليهما قابلان للتشغيل ولكن الحالة الرابعة لا تستطيع العمل لأن المعالج المركزي ليس متفرغا للعملية وهي تكون دوما جاهزة حتى يتفرغ لها المعالج المركزي. أما الحالة الأولى ففيها تكون العملية فقط عندما تنتج وقبل ولوجها في الحالة الرابعة، وعندما العملية تأخذ حيز في المعالج المركزي ويُنفذ أوامرها تكون في الحالة الثانية يمكن أن تُقطع وذلك لأن المُجدول اختار عملية أخرى لينفذها المعالج المركزي، وفي حالة أنها تريد مُدخل من المستخدم فانها تنتقل للحالة الثالثة وعند اتمام الادخال تعود لتكون جاهزة، لربما اخذت عملية اخرى حيزها ولما يحين دورها. وحين انتهاء العملية من تنفيذ البرنامج وتنهي عملها تنتقل للحالة الأخيرة.
=== كتلة التحكم بالعملية ===
[[Fileملف:المنشور3.jpg|thumb|كتلة التحكم بالعملية (PCB)]]
كل عملية في نظام التشغيل مُمثلة بواسطة كتلة التحكم بالعملية {{إنك|Process Control Block}} او بالاختصار PCB. وهي تحوي العديد من المعلومات المرتبطة بعملية مُعينة، من ضمنها :
* حالة العملية : وقد تكون أيا من الحالات الانف ذكرها.
* عداد البرنامج : العداد يشير إلى عنوان الامر التالي الذي يجب تنفيذه في هذه العملية.
* سجلات المعالج المركزي {{إنك | CPU registers}}: السجلات تختلف وكذا عددها وهذا يتعلق ببنية الحاسوب. ومن ضمنها : المُراكمات، سجلات الاستدلال، مؤشر المكدس، سجلات متعددة الاستخدامات بالاضافة لسجل الأعلام {{إنك | flag register }}. بالاضافة لعداد البرنامج معلومات الحالة هذه يجب حفظها عند ظهور مقاطعة وذلك للسماح لاحقا بأن تعمل العملية بشكل ملائم.
* معلومات لمُجدول المعالج المركزي : هذه المعلومات من ضمنها اولوية العملية، مؤشرات لطوابير الجدولة واية معلومات اخرى متعلقة بالجدولة.
* معولومات لادارة الذاكرة : قد تحوي على معلومات مثل سجلات القاعدة والحد {{إنك|base and limit registers}}، جدول الصفحات أو جدول الاقسام حسب نظام الذاكرة المُستخدم في نظام التشغيل.
* معلومات عن حالة المدخلات/المخرجات (I/O) : هذه المعلومات من ضمنها قائمة اجهزة المدخلات/المخرجات التي خُصصت للعملية، قائمة الملفات المفتوحة وهكذا.
باختصار، كتلة التحكم بالعملية هو مستودع ايَّة معلومة التي قد تختلف من عملية إلى اخرى.
=== خطوط ===
{{Main|خيط (حاسوب)}}
العملية هي برنامج الذي يقوم بخط عمليات واحد. خط التحكم هذا يسمح للعملية بتنفيذ مهمة واحدة في لحظة مُعينة، مثلا لا يستطيع المرئ ان يكتب الكلمة وفي نفس الوقت فحص املاء الكلمة خلال العملية الواحدة. معظم انظمة التشغيل وسعت مفهوم العملية بالسماح لها باستغلال اكثر من خط واحد وهذا سمح لها بتنفيذ عدة مهمات. وهذه الخاصية مهمة في انظمة فيها المعالج متعدد النواة وذلك لان في هذه الانظمة تسمح بأن تعمل الخطوط على التوازي. في أنظمة فيها الخطوط، كتلة التحكم بالعملية موسع كذلك ليضم معلومات عن الخطوط لهذه العملية.
 
== جدولة العملية ==
هدف البرمجة المتعددة هو وجود عملية مُشتغلة في كل لحظة، لرفع كمية وقت استخدام المعالج المركزي. وهدف مشاركة الوقت هو تحويل {{إنك | switch}} المعالج المركزي بين العمليات بوتيرة عالية حتى يتسنى للمُستخدم التفاعل مع كل برنامج حين كونها تعمل. حتى نصل إلى هذه الاهداف '''مُجدول العمليات''' يختار عملية متاحة (لربما اختارها من مجموعة عمليات مُتاحة ) كي يُنفذ البرنامج على المعالج المركزي. في نظام العملية الواحدة لن يكون هنالك ابدا اكثر من عملية واحدة تعمل على المعالج، وإن وجد اكثر من واحد تنتظر كل العمليات حتى تنتهي العملية الحالية ثم يختار المجدول احدها وهكذا.
=== طوابير الجدولة ===
حين بدأ العملية في النظام، تُوضع في طابور عمل، ويحوي هذا الطابور كل العمليات في النظام. العمليات القاطنة في الذاكرة الرئيسية وهي جاهزة وتنتظر ان يتم تنفيذها يحفظها النظام في قائمة تُسمى طابور الجاهزين. بشكل عام هذه القائمة تُحفظ بشكل [[قائمة متصلة]]. رأس طابور الجاهزين مؤشر لل-PCB الاول والنهائي في القائمة. وكل PCB عنده مؤشر إلى ال PCB التالي في طابور الجاهزين. طوابير اخرى يستخدمها النظام وهي طابور الاجهزة، وطابور I\O وهو طابور للمُدخلات.
== أفعال على العملية ==
=== انتاج العملية ===
تحتاج نُظم التشغيل ايجاد وسيلة بها تُنتج العمليات وتُنهيها حسب الحاجة ( يُستثنى من هذا بعض الاجهزة التي عندما تُشغل تكون كل عملياتها جاهزة ولا حاجة لانهائها او البدأ بجديدة مثل : المكرويف ) وما يلي هي الوسائل الرئيسية لانتاج العملية :
# ابتداء النظام.
عمليا في كل هذه الحالات انتاج العملية يكون بواسطة وجود عملية فعالة التي تطلب من النظام بواسطة أمر نظام لانتاج عملية جديدة. وأمر النظام هذا يقول للنظام أن أنتج عملية جديدة ويومأ، بشكل مباشر او غير مباشر، أي برنامج يشغل.
 
في نظام [[يونكس|UNIX]] هنالك أمر نظام واحد لانتاج العمليات وهو fork. أمر النظام هذا يستنسخ العملية التي أستدعته. بعدما استدعاء fork للعمليتين الابن والاب يوجد نفس صورة الذاكرة، نفس البيئة (وهي مجموعة من المتغيرات التي تحوي [[سلسلة (علم الحاسوب)|سلاسل]] وهي مُتاحة لكل العمليات ) ونفس الملفات المفتوحة. عادة ما يقوم الابن باستدعاء execve او امر مشابه ليغير صورة الذاكرة ويشغل برنامج جديد. ونقيضها نجده في نظام windows حيث أنه يوجد أمر واحد،CreateProcess، يقوم بالاهتمام بانتاج البرنامج وايضا تحميل البرنامج الصحيح، ولهذا الامر 10 عوامل (مُعطيات او مُدخلات) ومن ضمنها البرنامج الذي يجب تشغيله.
=== إنهاء العملية ===
العملية تنتهي عندما تنهي تنفيذ اخر أوامرها وتطلب من نظام التشغيل أن تتوقف. هنالك عدة حالات يمكن أن تسبب انهاء العملية اهمها :
# انهاء طبيعي (كما اسلفنا الذكر عندما تطلب العملية ذلك )
 
اغلب الاحيان تنتهي العملية لانها قد انهت تنفيذ برنامجها. في نظام [[يونكس|UNIX]] الانهاء يكون بواسطة الامر exit اما في [[مايكروسوفت ويندوز|windows]] بواسطة ExitProcess. السبب الثاني للانهاء هو خطأ قاتل مثلا عدم وجود الملف المرغوب بالوصول اليه وما إلى ذلك من الاخطاء التي قد يقع بها بعض المستخدمين. السبب الثالث هو وجود خطأ في العملية مثلا محاولة تنفيذ عملية غير قانونية ومحاولة الوصول إلى معلومات غير موجودة او محاولة القسمة على 0. في بعض الانظمة العملية تخبر النظام انها تريد الاهتمام بالخطأ بنفسها، وهذا يسبب توقف العملية بدل انهائها عند حدوث هذا الخطأ. والسبب الرابع للانهاء هو أن العملية تنفذ أمرا فيه على النظام ان ينهي عملية اخرى. في نظام [[يونكس|UNIX]] هذه الامر هو kill، وفي [[مايكروسوفت ويندوز|Windows]] هو TerminateProcess وفي كلتا الحالتين على القاتل ان يملك الصلاحية الملائمة لتنفيذ عملية القتل. في بعض الانظمة، عند انتهاء العملية ينتهي معها كل عملية انتجتها هذه العملية ولكن لا يعمل أيا من [[يونكس|UNIX]] و [[مايكروسوفت ويندوز|windows]] بهذه الطريقة.
== مصادر ==
<div dir="ltr">
* Abraham Silberschatz،Peter Baer Galvin، Greg Gagne. "Operating system Concepts".
{{شريط بوابات|معلوماتية|برمجة الكمبيوتر}}
 
[[تصنيف:حوسبةعملية متزامنة(حاسوب)]]
[[تصنيف:تقنيات نظم التشغيل]]
[[تصنيف:حوسبة متزامنة]]
2٬130٬810

تعديل