Termodinamik jarayon nima

Har qanday lahzada, jarayon uchta holatning bittasida va bittasida bo’ladi. Bitta protsessorli kompyuter uchun faqat bitta jarayon Yugurish bir zumda davlat. Da ko’plab jarayonlar bo’lishi mumkin Tayyor va Bloklangan davlatlar, va ushbu holatlarning har biri jarayonlar uchun tegishli navbatga ega bo’ladi.

Jarayonlarni boshqarish (hisoblash) – Process management (computing)

Jarayon – bu bajarilayotgan dastur. Har qanday zamonaviy davrning ajralmas qismi operatsion tizim (OS). OS resurslarni ajratishi kerak jarayonlar, jarayonlarni axborot almashish va almashish, har bir jarayonning resurslarini boshqa jarayonlardan himoya qilish va jarayonlar o’rtasida sinxronlashtirishni ta’minlash. Ushbu talablarni qondirish uchun OS a ni saqlashi kerak ma’lumotlar tuzilishi ushbu jarayonning holati va resurslarga egaligini tavsiflovchi va operatsion tizimga har bir jarayon ustidan nazoratni amalga oshirishga imkon beradigan har bir jarayon uchun.

Mundarija

• 1 Ko’p dasturlash
• 2 Ko’p dasturlash samaradorlikni qanday oshiradi
• 3 Jarayon yaratish
• 4 Jarayonni tugatish
• 5 Ikki davlatli jarayonlarni boshqarish modeli
• 6 Uch davlat jarayonini boshqarish modeli
• 7 Jarayonni tavsiflash va boshqarish
• 8 Protsessor rejimlari
• 9 Kernel tizimi kontseptsiyasi
• 10 Tizim xizmatlarini so’rash
• 11 Shuningdek qarang
• 12 Adabiyotlar
• 13 Manbalar

Ko’p dasturlash

Har qanday zamonaviy operatsion tizimda a ning bir nechta nusxalari bo’lishi mumkin dastur bir vaqtning o’zida xotiraga yuklangan. Masalan, bitta dasturni bir nechta foydalanuvchi bajarishi mumkin, har bir foydalanuvchi dasturning alohida nusxalarini xotiraga yuklaydi. Ba’zi dasturlar yordamida bitta nusxani xotiraga yuklash mumkin, shu bilan birga bir nechta foydalanuvchilar bir xil dastur-kodni bajarishi uchun unga kirish huquqidan birgalikda foydalanishgan. Bunday dastur deyilgan qayta abituriyent. The protsessor har qanday lahzada faqat bitta dasturdan bitta buyruqni bajarishi mumkin, ammo har bir jarayonni protsessorga vaqti-vaqti bilan berib, qolgan qismi vaqtincha harakatsiz bo’lib, bir necha jarayonlar davom etishi mumkin. Bir vaqtning o’zida emas, balki ma’lum bir vaqt ichida bajariladigan bir qator jarayonlar deyiladi bir vaqtning o’zida ijro etish.

A ko’p dasturlash yoki ko’p vazifali OS ko’plab jarayonlarni bir vaqtda bajaradigan tizimdir. Multiprogramma protsessorni har bir jarayonga ma’lum vaqtga ajratishni va tegishli lahzada ajratishni talab qiladi. Agar protsessni bajarish jarayonida protsessor ajratilmagan bo’lsa, uni keyinroq iloji boricha osonroq qayta ishga tushiradigan tarzda bajarish kerak.

Operatsion tizim ajratish yoki ajratishni amalga oshirish uchun operatsion tizimda dasturni bajarish jarayonida protsessor boshqaruvini qayta tiklashning ikkita usuli mavjud:

1. Jarayon a tizim qo’ng’irog’i (ba’zan a dasturiy ta’minot uzmoq ); masalan, qattiq diskdagi faylga kirishni so’rab kirish-chiqarish so’rovi ro’y beradi.
2. Uskuna uzmoq sodir bo’ladi; masalan, klaviaturada tugma bosilgan yoki taymer tugagan (ishlatilgan oldindan ko’p vazifalarni bajarish ).

Bitta jarayonni to’xtatish va boshqa jarayonni boshlash (yoki qayta boshlash) a deb ataladi kontekstni almashtirish yoki kontekst o’zgarishi. Ko’pgina zamonaviy operatsion tizimlarda jarayonlar ko’plab quyi jarayonlardan iborat bo’lishi mumkin. Bu a tushunchasini taqdim etadi ip. Ipni a sifatida ko’rish mumkin pastki jarayon; ya’ni bitta jarayonning kodi doirasida alohida, mustaqil bajarilish ketma-ketligi. Iplar tarqatilgan va dizaynida tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda mijoz-server tizimlar va dasturiy ta’minot yoqilgan ko’p protsessor tizimlar.

Ko’p dasturlash samaradorlikni qanday oshiradi

Ko’pgina kompyuter dasturlari bilan bog’liq jarayonlar orasida kuzatiladigan odatiy xususiyat shundaki, ular bir-birini almashtirib turadi Markaziy protsessor tsikllari va I / O tsikllar. CPU tsikllari uchun zarur bo’lgan vaqtning bir qismi uchun jarayon amalga oshirilmoqda; ya’ni protsessorni egallaydi. Kiritish-chiqarish davrlari uchun zarur bo’lgan vaqt davomida jarayon protsessordan foydalanmayapti. Buning o’rniga, u Kirish / Chiqishni bajarishni kutmoqda yoki aslida Kirish / Chiqishni amalga oshiradi. Bunga misol qilib diskdagi faylni o’qish yoki unga yozish mumkin. Kelishidan oldin ko’p dasturlash, kompyuterlar bitta foydalanuvchi tizimlari sifatida ishlaydi. Bunday tizimlarning foydalanuvchilari tezda kompyuterning bitta foydalanuvchiga ajratilganligi, protsessor bo’sh turganligini tezda angladilar; foydalanuvchi ma’lumot kiritishda yoki masalan, disk raskadrovka dasturlarida. Kompyuter olimlari Mashinaning umumiy ishlashi yaxshilanishi mumkin, agar har bir jarayon kirish / chiqishni kutib turganda, boshqa jarayon protsessordan foydalanishga ruxsat berish orqali. A uni dasturlash tizimi, agar N foydalanuvchilarning individual ishlash vaqtlari bo’lgan dasturlarni bajarishlari kerak edi t₁, t₂, . t_N, keyin umumiy vaqt, t_uni, xizmat ko’rsatish N jarayonlarning barchasi (ketma-ket) N foydalanuvchilar:

Biroq, har bir jarayon protsessorning ikkala tsiklini ham, kiritish-chiqarish davrlarini ham sarflaganligi sababli, har bir jarayon aslida protsessordan foydalanadigan vaqt, jarayonning bajarilish vaqtining juda kichik qismidir. Shunday qilib, jarayon uchun men:

t_{men (protsessor)} ≪ t_{men (ijro)}

t_{men (protsessor)} vaqt jarayoni men protsessordan foydalanadi va
t_{men (ijro)} bu jarayonning umumiy bajarilish vaqti; ya’ni protsessor tsikllari va I / U tsikllari jarayoni tugaguniga qadar bajariladigan (bajarilgan) vaqt.

Aslida, odatda tomonidan ishlatiladigan barcha protsessor vaqtining yig’indisi N jarayonlar, kamdan-kam hollarda jarayonlarning har qanday birini bajarish uchun vaqtning kichik qismidan oshib ketadi;

Shuning uchun uni dasturlash tizimlarida protsessor vaqtning katta qismida bo’sh turgan. Ushbu samarasizlikni bartaraf etish uchun ko’p dasturlash hozirgi kunda zamonaviy operatsion tizimlarda amalga oshirilmoqda Linux, UNIX va Microsoft Windows. Bu protsessor X bajarilishining I / U bosqichida ishtirok etganda, X jarayonidan boshqasiga Y ga o’tishga imkon beradi. Qayta ishlash muddati bitta ish vaqtidan ancha kam bo’lganligi sababli, barchaga xizmat ko’rsatishning umumiy vaqti N ko’p dasturlash tizimiga ega foydalanuvchilar taxminan quyidagicha qisqartirilishi mumkin:

Jarayon yaratish

Operatsion tizimlar jarayonlarni yaratishning ba’zi usullariga muhtoj. Faqat bitta dasturni ishlashga mo’ljallangan juda oddiy tizimda (masalan, mikroto’lqinli pechda boshqaruvchi), tizim paydo bo’lganda, kerak bo’ladigan barcha jarayonlar mavjud bo’lishi mumkin. Umumiy maqsadlar uchun mo’ljallangan tizimlarda, operatsiya paytida kerak bo’lganda jarayonlarni yaratish va to’xtatish uchun qandaydir usul kerak.
Jarayonni yaratishga olib keladigan to’rtta asosiy voqealar mavjud:

• Tizimni ishga tushirish.
• Amaldagi jarayon tomonidan jarayonni yaratish tizimining chaqiruvini bajarish.
• Yangi jarayonni yaratish uchun foydalanuvchi so’rovi.
• Jamoa ishini boshlash.

Operatsion tizim ishga tushirilganda, odatda bir nechta jarayonlar yaratiladi. Ulardan ba’zilari (inson) foydalanuvchisi bilan o’zaro aloqada bo’lgan va ular uchun ish olib boradigan oldingi jarayonlardir. Boshqalar esa fon jarayonlari, ular ma’lum foydalanuvchilar bilan bog’liq emas, aksincha ba’zi bir aniq funktsiyalarga ega. Masalan, bitta fon jarayoni kiruvchi elektron pochta xabarlarini qabul qilish uchun mo’ljallangan bo’lishi mumkin, kunning ko’p qismida uxlaydi, lekin kiruvchi elektron pochta xabarlari kelganida to’satdan jonlanadi. Boshqa bir fon jarayoni kompyuterda joylashtirilgan veb-sahifalar uchun kiruvchi so’rovni qabul qilish uchun ishlab chiqilishi mumkin, bu so’rovga xizmat ko’rsatish uchun so’rov kelganda uyg’onadi.

UNIX va Linux-da protsess yaratish fork () yoki clone () tizim qo’ng’iroqlari orqali amalga oshiriladi. Jarayon yaratish jarayonida bir necha bosqichlar mavjud. Birinchi qadam bu yoki yo’qligini tasdiqlashdir ota-ona jarayoni jarayonni yaratish uchun etarli avtorizatsiyaga ega. Muvaffaqiyatli tekshiruvdan so’ng, ota-ona jarayoni deyarli yagona nusxa olinadi, faqat noyob jarayon identifikatori, ota-ona jarayoni va foydalanuvchi maydoni o’zgaradi. Har bir yangi jarayon o’z foydalanuvchi maydonini oladi. [1]

Jarayonni tugatish

Jarayonni tugatish uchun juda ko’p sabablar mavjud:

• Ommaviy ish bilan bog’liq muammolar to’xtatish bo’yicha ko’rsatma
• Foydalanuvchi tizimdan chiqadi
• Jarayon bekor qilish to’g’risida xizmat so’rovini bajaradi
• Xato va nosozliklar
• Oddiy tugatish
• Vaqt chegarasi oshib ketdi
• Xotira mavjud emas
• Chegaralarni buzish; Masalan: 10 elementli massivning (mavjud bo’lmagan) 11-elementiga kirishga urinish
• Himoya xatosi; masalan: faqat o’qish mumkin bo’lgan faylga yozishga urinish
• Arifmetik xato; masalan: nolga bo’linishga urinish
• Vaqt tugadi; Masalan: jarayon voqea uchun belgilangan maksimaldan ko’proq kutdi
• I / O muvaffaqiyatsizlik
• Noto’g’ri ko’rsatma; Masalan: jarayon ma’lumotlarni (matnni) bajarishga harakat qilganda
• Imtiyozli ko’rsatma
• Ma’lumotlar noto’g’ri foydalanish
• Operatsion tizim aralashuv; masalan: boshi berk ko’chadan chiqish
• Ota-ona tugaydi, shuning uchun bolalardagi jarayonlar tugaydi (kaskadli tugatish)
• Ota-onalarning so’rovi

Ikki davlatli jarayonlarni boshqarish modeli

The operatsion tizim Asosiy mas’uliyat – bu bajarilishini nazorat qilish jarayonlar. Bunga jarayonlarning bajarilishi va resurslarni taqsimlashning o’zaro bog’liqligini aniqlash kiradi. An dizaynining bir qismi OS har bir jarayonni namoyish qilishni istagan xatti-harakatimizni tasvirlashdir. Eng sodda model, jarayon yoki protsessor tomonidan bajarilayotganiga yoki u bajarilmasligiga asoslanadi. Shunday qilib, jarayon ikki holatdan birida bo’lishi mumkin, Yugurish yoki Ishlamayapti. Operatsion tizim yangi jarayonni yaratganda, bu jarayon dastlab quyidagicha belgilanadi Ishlamayaptiva tizimdagi navbatga joylashtirilgan Ishlamayapti davlat. Jarayon (yoki uning bir qismi) keyin mavjud asosiy xotira, va u navbatni bajarilish imkoniyatini kutadi. Biroz vaqt o’tgach, hozircha Yugurish jarayon to’xtatiladi va dan ko’chiriladi Yugurish davlatga Ishlamayapti holati, protsessorni boshqa jarayon uchun mavjud qilish. Keyinchalik, operatsion tizimning dispetcher qismi navbatdan tanlang Ishlamayapti jarayonlar, protsessorga o’tkazishni kutish jarayonlaridan biri. Keyin tanlangan jarayon a-dan qayta nomlanadi Ishlamayapti holati a Yugurish holati va uning bajarilishi yangi jarayon bo’lsa boshlangan yoki agar ilgari to’xtatilgan jarayon bo’lsa qayta tiklanadi.

Ushbu modeldan biz OSning ba’zi dizayn elementlarini aniqlashimiz mumkin:

• Har bir jarayonni namoyish etish va kuzatib borish zaruriyati.
• Jarayonning holati.
• Navbat YO’Q jarayonlar

Uch davlat jarayonini boshqarish modeli

Ikki holatli jarayonni boshqarish modeli operatsion tizim uchun mukammal darajada to’g’ri dizayn bo’lsa-da, yo’qligi a Bloklangan davlat degani protsessor faol jarayon CPU tsiklidan o’zgarganda bo’sh holatda bo’ladi I / O tsikllar. Ushbu dizayn protsessordan samarali foydalanmaydi. Uch davlat jarayonini boshqarish modeli ushbu muammoni bartaraf etish uchun, yangi holatini joriy etish orqali ishlab chiqilgan Bloklangan davlat. Ushbu holat I / U hodisasi sodir bo’lishini kutayotgan har qanday jarayonni tavsiflaydi. Bunday holda, I / O hodisasi ba’zi bir qurilmadan foydalanishni yoki boshqa jarayon signalini anglatishi mumkin. Ushbu modeldagi uchta holat:

• Yugurish: Hozirda amalga oshirilayotgan jarayon.
• Tayyor: Navbatda turgan va imkoniyat berilganda bajarishga tayyor bo’lgan jarayon.
• Bloklangan: Ba’zi bir voqea sodir bo’lgunga qadar bajarib bo’lmaydigan jarayon, masalan, kiritish-chiqarish operatsiyasini yakunlash.

Har qanday lahzada, jarayon uchta holatning bittasida va bittasida bo’ladi. Bitta protsessorli kompyuter uchun faqat bitta jarayon Yugurish bir zumda davlat. Da ko’plab jarayonlar bo’lishi mumkin Tayyor va Bloklangan davlatlar, va ushbu holatlarning har biri jarayonlar uchun tegishli navbatga ega bo’ladi.

Tizimga kiradigan jarayonlar dastlab ichiga kirishi kerak Tayyor holat, jarayonlar faqat ga kirishi mumkin Yugurish orqali davlat Tayyor davlat. Jarayonlar odatda tizimni tark etadi Yugurish davlat. Uch holatning har biri uchun jarayon asosiy xotirada joy egallaydi. Bir holatdan ikkinchi holatga o’tishning ko’pligi sababi aniq bo’lsa-da, ba’zilari unchalik aniq bo’lmasligi mumkin.

• Yugurish → Tayyor Ushbu o’tishning eng keng tarqalgan sababi shundaki, ishlaydigan jarayon uzluksiz bajarish uchun ruxsat etilgan maksimal vaqtga etgan; ya’ni vaqt tugashi bilan sodir bo’ladi. Belgilangan ustuvor darajalarni belgilash boshqa sabablar bo’lishi mumkin rejalashtirish past darajadagi siyosat Rejalashtiruvchi va tayyor holatga yuqori ustuvor jarayonning kelishi.
• Yugurish → blokirovka Jarayon Bloklangan agar u kutishi kerak bo’lgan narsani talab qilsa. OSga so’rov odatda tizim qo’ng’irog’i shaklida bo’ladi, (ya’ni ishlaydigan jarayondan OS kodining bir qismi bo’lgan funktsiyaga qo’ng’iroq). Masalan, diskdan faylni so’rash yoki kod yoki ma’lumotlarning bir qismini xotiradan diskdagi faylga saqlash.

Jarayonni tavsiflash va boshqarish

Har biri jarayon tizimda a deb nomlangan ma’lumotlar tuzilishi namoyish etiladi Jarayonni boshqarish bloki (PCB) yoki Process Descriptor Linux, bu sayohatchining pasporti bilan bir xil vazifani bajaradi. PCB ish haqida asosiy ma’lumotlarni o’z ichiga oladi:

• Bu nima
• Qaerga ketmoqda?
• Uning qancha qismi qayta ishlangan
• U qaerda saqlanadi
• Resurslardan foydalanishga qancha “sarflagan”

Jarayonni identifikatsiyalash: Har bir jarayon foydalanuvchi identifikatori va uni o’z tavsiflovchisiga bog’laydigan ko’rsatgich bilan o’ziga xos tarzda aniqlanadi.

Jarayon holati: Bu jarayonning hozirgi holatini bildiradi;Tayyor, Yugurish, Bloklangan, Tayyor to’xtatib turish, Bloklangan to’xtatib turish.

Jarayon holati: Bu ishning hozirgi holatini ko’rsatish uchun zarur bo’lgan barcha ma’lumotlarni o’z ichiga oladi.

Buxgalteriya hisobi: Bu asosan hisob-kitob maqsadlari va ishlashni o’lchash uchun ishlatiladigan ma’lumotlarni o’z ichiga oladi. Bu jarayon qanday manbalardan va qancha vaqt davomida foydalanganligini ko’rsatadi.

Protsessor rejimlari

Zamonaviy protsessorlar protsessorda dasturning bajarilish qobiliyatini aniqlash uchun rejim bitini kiritish. Ushbu bitni sozlash mumkin yadro rejimi yoki foydalanuvchi rejimi. Yadro rejimi odatda “deb nomlanadi nazoratchi rejimi, monitor rejimi yoki qo’ng’iroq 0. Yadro rejimida protsessor apparat repertuaridagi har bir buyruqni bajarishi mumkin, foydalanuvchi rejimida esa u faqat ko’rsatmalarning bir qismini bajarishi mumkin. Faqat yadro rejimida bajarilishi mumkin bo’lgan ko’rsatmalar foydalanuvchi rejimi ko’rsatmalaridan farqlash uchun yadro, imtiyozli yoki himoyalangan ko’rsatmalar deb nomlanadi. Masalan, I / O ko’rsatmalar imtiyozga ega. Shunday qilib, agar dastur dastur foydalanuvchi rejimida bajariladi, u o’zi bajarolmaydi I / O. Buning o’rniga, u operatsion tizimdan ishlashni talab qilishi kerak I / O uning nomidan. Tizim protsessor yadro rejimida foydalanuvchi rejimiga nisbatan foydalaniladigan xotira maydonlarini aniqlash uchun rejim bitini mantiqiy ravishda kengaytirishi mumkin. Agar rejim biti yadro rejimiga o’rnatilgan bo’lsa, protsessorda bajarilayotgan jarayon yadroning yadrosi yoki foydalanuvchi bo’limiga kirishi mumkin. Ammo, agar foydalanuvchi rejimi o’rnatilgan bo’lsa, jarayon faqat foydalanuvchi xotirasi maydoniga murojaat qilishi mumkin. Biz tez-tez foydalanuvchi xotirasining ikkita sinfiga va tizim maydoniga (yoki yadro, nazoratchi yoki himoyalangan maydon) murojaat qilamiz. Umuman olganda, rejim biti operatsion tizimning himoya huquqlarini kengaytiradi. Tartib biti foydalanuvchi rejimini tuzoqqa olish buyrug’i bilan o’rnatiladi, shuningdek, u rahbarni chaqirish buyrug’i deb nomlanadi. Ushbu ko’rsatma rejim bitini o’rnatadi va tizim maydonidagi aniq joyga filiallanadi. Tizim maydoniga faqat tizim kodi yuklanganligi sababli, faqat tizim kodini tuzoq orqali chaqirish mumkin. Operatsion tizim rahbarining chaqiruvini tugatgandan so’ng, u qaytish oldidan rejim bitini foydalanuvchi rejimiga qaytaradi.

Kernel tizimi kontseptsiyasi

Ning qismlari OS uning to’g’ri ishlashi uchun juda muhimdir yadro rejimi, boshqalari esa dasturiy ta’minot (masalan, umumiy tizim dasturlari) va barcha amaliy dasturlar bajariladi foydalanuvchi rejimi. Ushbu asosiy farq, odatda, operatsion tizim va boshqalari o’rtasidagi inkor etilmaydigan farqdir tizim dasturlari. Tizimning yadro nazoratchisi holatida bajariladigan qismi yadro yoki yadrosi operatsion tizim. Yadro ishonchli dasturiy ta’minot sifatida ishlaydi, ya’ni u ishlab chiqilgach va foydalanuvchi makonida ishonchsiz dasturiy ta’minotning harakatlari orqali yashirincha o’zgartirilishi mumkin bo’lmagan himoya mexanizmlarini amalga oshirishni nazarda tutadi. OS kengaytmalari bajariladi foydalanuvchi rejimi, shuning uchun OS operatsion tizimining to’g’ri ishlashi uchun tizim dasturiy ta’minotining ushbu qismlarining to’g’riligiga ishonmaydi. Shunday qilib, har qanday funktsiyani OS-ga qo’shilishi uchun asosiy dizayn qarori uni yadroda amalga oshirish kerakligi. Agar u yadroda amalga oshirilsa, u yadro (nazoratchi) makonida ishlaydi va yadroning boshqa qismlariga kirish huquqiga ega bo’ladi. Bundan tashqari, yadroning boshqa qismlari tomonidan ishonchli dasturiy ta’minot bo’ladi. Agar funktsiya bajarilishi uchun amalga oshirilsa foydalanuvchi rejimi, u yadro ma’lumotlar tuzilmalariga kirish huquqiga ega bo’lmaydi. Biroq, afzallik shundaki, u odatda funktsiyani chaqirish uchun juda cheklangan harakatlarni talab qiladi. Yadro tomonidan amalga oshirilgan funktsiyalarni amalga oshirish oson bo’lishi mumkin bo’lsa-da, qo’ng’iroq paytida tuzoq mexanizmi va autentifikatsiya odatda nisbatan qimmatga tushadi. Yadro kodi tez ishlaydi, ammo haqiqiy qo’ng’iroqda katta ish haqi mavjud. Bu nozik, ammo muhim nuqta.

Tizim xizmatlarini so’rash

Foydalanuvchi rejimida bajariladigan dastur tomonidan so’raladigan ikkita usul mavjud yadro xizmatlari:

Operatsion tizimlar ushbu ikkita ob’ektning biri yoki boshqasi bilan ishlab chiqilgan, ammo ikkalasi ham emas. Birinchidan, a foydalanuvchi jarayoni maqsadli tizim funktsiyasini bajarishni xohlaydi. Uchun tizim qo’ng’irog’i yondashuv, foydalanuvchi jarayoni tuzoq buyrug’idan foydalanadi. G’oya shundan iboratki, tizim chaqiruvi dastur dasturiga oddiy protsedura chaqirig’i bo’lib ko’rinishi kerak; The OS foydalanuvchi funktsiyalari kutubxonasini har bir haqiqiy tizim chaqirig’iga mos keladigan nomlar bilan ta’minlaydi. Ushbu stub funktsiyalarining har birida OS funktsiyasi uchun tuzoq mavjud. Ilova dasturi stubni chaqirganda, uni o’zgartiradigan tuzoq buyrug’ini bajaradi Markaziy protsessor ga yadro rejimi, so’ngra filiallar (bilvosita OS jadvali orqali) chaqiriladigan funktsiya kirish nuqtasiga. Funktsiya tugagandan so’ng, protsessorni o’zgartiradi foydalanuvchi rejimi va keyin boshqaruvni foydalanuvchi jarayoniga qaytaradi; Shunday qilib oddiy protsedurani qaytarishni simulyatsiya qilish.

In xabar o’tmoqda yondashuv, foydalanuvchi jarayoni kerakli xizmatni tavsiflovchi xabarni tuzadi. Keyin ishonchli xabar yuborish uchun ishonchli yuborish funktsiyasidan foydalanadi OS jarayon. Yuborish funktsiyasi tuzoq bilan bir xil maqsadga xizmat qiladi; ya’ni xabarni sinchkovlik bilan tekshiradi, o’zgartiradi protsessor yadro rejimiga o’tkaziladi va keyin xabarni maqsad funktsiyalarini bajaradigan jarayonga etkazadi. Ayni paytda, foydalanuvchi jarayoni xabarni qabul qilish jarayoni bilan xizmat so’rovi natijasini kutadi. OS jarayoni operatsiyani tugatgandan so’ng, foydalanuvchi jarayoniga xabar yuboradi.

Ikkala yondashuvni farqlashi OS xatti-harakatining nisbiy mustaqilligi, dastur jarayoni xatti-harakatlaridan va natijada ishlash ko’rsatkichlaridan kelib chiqadi. Qoida tariqasida, operatsion tizim asosida tizim qo’ng’irog’i interfeysni alohida jarayonlar o’rtasida almashinuvni talab qiladigan xabarlarga qaraganda samaraliroq qilish mumkin. Tizim chaqirig’i tuzoq ko’rsatmasi bilan amalga oshirilishi kerak bo’lsa ham, bu shunday; ya’ni tuzoqni bajarish nisbatan qimmatroq bo’lishiga qaramay, bu jarayon bilan bog’liq bo’lgan odatda yuqori xarajatlarga ega bo’lgan xabarlarni uzatish uslubiga qaraganda samaraliroq. multiplekslash, xabarlarni shakllantirish va xabarlarni nusxalash. Tizim qo’ng’iroqlari yondashuvi, albatta, har qanday OS jarayoni mavjud emasligi bilan qiziq xususiyatga ega. Buning o’rniga, amalga oshiriladigan jarayon foydalanuvchi rejimi ga o’zgartirish yadro rejimi u yadro kodini bajarayotganda va operatsion tizim chaqiruvidan qaytganda foydalanuvchi rejimiga qaytadi. Agar boshqa tomondan, OS alohida jarayonlar to’plami sifatida ishlab chiqilgan bo’lsa, uni yadro shunchaki foydalanuvchilar tomonidan bajariladigan funktsiyalar to’plamidan ko’ra, uni maxsus vaziyatlarda mashinani boshqarishni ta’minlaydigan qilib loyihalash osonroq bo’ladi. yadro rejimidagi jarayonlar. Hatto protseduraga asoslangan operatsion tizim ham kamida bir nechtasini kiritishni lozim topadi tizim jarayonlari (deb nomlangan xizmatkorlar yilda UNIX ), aks holda mashina bo’sh turgan holatni boshqarish uchun rejalashtirish va tarmoqdan foydalanish.

Shuningdek qarang

Termodinamik jarayon nima?

Tizim ichida bosim, hajm, ichki energiya , harorat yoki har qanday issiqlik almashinuvi o’zgarishi bilan bog’liq bo’lgan tizimda energiya almashinuvi mavjud bo’lganda tizim termodinamik jarayonga o’tadi.

Termodinamik jarayonlarning asosiy turlari

Termodinamikani o’rganish jarayonida tez-tez (va amaliy holatlarda) tez-tez yuz beradigan ko’plab turdagi termodinamik jarayonlar mavjud.

Ularning har biri o’ziga xos xususiyatga ega, va bu jarayon bilan bog’liq energiya va ishdagi o’zgarishlarni tahlil qilishda foydali.

• Adiabatik jarayon – bu tizimning ichiga yoki tashqarisiga issiqlik o’tkazmaydigan jarayon.
• Isochorik jarayon – bu hodisa o’zgarishsiz, jarayon tizimda ishlamaydi.
• Izobarlik jarayoni – bosim o’zgarmasdan jarayon.
• Izotermik jarayon – bu haroratda o’zgarishsiz jarayon.

Bitta jarayonda bir nechta jarayonlar bo’lishi mumkin. Eng yorqin misol, harorat va bosimning o’zgarishi natijasida harorat va issiqlik almashinuvida o’zgarish bo’lmaydi – bunday jarayon adyabatik va izotermik bo’ladi.

Termodinamiğin birinchi qonuni

Matematik jihatdan termodinamiğin birinchi qonuni quyidagi kabi yozilishi mumkin:

• Delta- U = ichki energiya tizimining o’zgarishi
• Q = issiqlik tizimi ichiga yoki tashqariga o’tkaziladi.
• W = tizim tomonidan yoki tizimda bajarilgan ishlar.

Yuqorida tavsiflangan maxsus termodinamik jarayonlardan birini tahlil qilsak, biz tez-tez (har doim ham bo’lmasin) juda baxtli natijani topamiz – bu miqdorlardan biri nolga tushadi!

Misol uchun, adyabatik jarayonda issiqlik uzatish yo’q, shuning uchun Q = 0, ichki energiya va ish o’rtasida juda aniq munosabatlarga olib keladi: delta- Q = – V.

Ularning o’ziga xos xususiyatlariga oid aniq tafsilotlar uchun ushbu jarayonlarning shaxsiy ta’riflarini ko’ring.

Qaytgan jarayonlar

Termodinamik jarayonlarning aksariyati tabiiy ravishda bir yo’nalishdan boshqasiga o’tadi. Boshqacha aytganda, ularning afzal tomoni bor.

Issiqroq narsadan sovuqroq issiqlik oqadi. Gazlar xonani to’ldirish uchun kengayadi, biroq kichikroq joyni to’ldirish uchun o’z-o’zidan shartnoma tuzmaydi. Mexanik energiya butunlay issiqlikka aylantirilishi mumkin, ammo issiqlikni butunlay mexanik energiyaga aylantirish deyarli mumkin emas.

Biroq, ba’zi tizimlar orqaga aylanadigan jarayondan o’tadi. Umuman olganda, bu tizim har doim ham tizim ichida va har qanday muhitda termal muvozanatga yaqinlashganda sodir bo’ladi. Bunday holda tizim sharoitlariga cheksiz o’zgarish jarayonni boshqa yo’l bilan olib kelishi mumkin. Shunday qilib, qayta tiklanishi mumkin bo’lgan jarayon ham muvozanat jarayoni deb nomlanadi.

Misol 1: Ikki metallar (A & B) termal aloqa va termal muvozanat ichida . Metall A ning infinitesimal miqdori isitiladi, shuning uchun uning xarorati metalldan B ga o’tadi. Bu jarayonni sovutish orqali infinitesimal miqdorda qaytarib olish mumkin bo’ladi, bu nuqtada issiqlik B to A ga yana bir marta termal muvozanat .

2-misol: Gaz asta-sekin kengaytiriladi va qaytariladigan jarayonda adyabatik ravishda kengayadi. Infinitesimal miqdordagi bosimni oshirib, bir xil gaz sekin va adyabatik ravishda dastlabki holatga qaytishi mumkin.

Shuni ta’kidlash kerakki, ular biroz ideallashtirilgan misollar. Amaliy maqsadlar uchun, issiqlik muvozanatiga ega bo’lgan tizim bu o’zgarishlardan biri tatbiq etilgandan so’ng termal muvozanatga aylanadi . shuning uchun jarayon aslida butunlay teskari emas. Tajribali shartlarni sinchkovlik bilan nazorat qilish bilan jarayonni amalga oshirish mumkin bo’lgan bo’lsa-da, bu butunlay teskari bo’lishga juda yaqin bo’lgan bo’lsa-da, bunday vaziyat qanday yuz berishini ideallashtirilgan modeldir .

Qaytarib bo’lmaydigan jarayonlar va Termodinamiğin ikkinchi qonuni

Ko’pgina jarayonlar, albatta, qaytarilmas jarayonlar (yoki muvozanat jarayonlari ).

Tormozlaringizning ishqalanishidan foydalanib, sizning mashinangizda qayta ishlash mumkin bo’lmagan jarayondir. Xona ichiga balonni chiqarib yuborish havfni qaytarib bo’lmaydi. Issiq tsement yo’liga qorishmasini blokirovka qilish jarayoni qaytarilmas jarayonlardir.

Umuman olganda, ushbu qaytarilmas jarayonlar termodinamikaning ikkinchi qonuni bo’lib , u ko’pincha sistemaning entropi yoki tartibsizliklari uchun tavsiflanadi.

Termodinamiğin ikkinchi qonunini ifodalashning bir necha yo’li mavjud, lekin asosan, har qanday issiqlik almashinuvining qanchalik samarali bo’lishi borasida cheklov qo’yadi. Termodinamiğin ikkinchi qonuniga ko’ra, jarayonda har qanday issiqlik yo’qoladi, shuning uchun haqiqiy dunyoda butunlay teskari jarayonga ega bo’lish mumkin emas.

Issiqlik mashinalari, issiqlik nasoslari va boshqa qurilmalar

Issiqlikni qisman ishlaydigan yoki mexanik energiya bilan ishlaydigan har qanday qurilma deyiladi . Issiqlik dvigatellari bu ishni bir joydan ikkinchi joyga uzatish yo’li bilan olib boradi, bu yo’lda ba’zi ishlarni amalga oshiradi.

Termodinamikani qo’llash bilan issiqlik dvigatelining termal samaradorligini tahlil qilish mumkin, bu ko’pincha tanish fizika kurslarida yoritilgan mavzu. Quyida fizika kurslarida tez-tez tahlil qilinadigan ba’zi bir issiqlik dvigatellari keltirilgan:

• Ichki-qo’zg’alish mexanizmi – Avtotransportda ishlatiladigan yoqilg’ida ishlaydigan vosita. “Otto cycle” muntazam benzinli motorning termodinamik jarayonini belgilaydi. “Dizel tsikli” dizel quvvatli dvigatellarni nazarda tutadi.
• Sovutgich – teskari issiqlik dvigatellari, muzlatgich sovuq joydan (muzlatgich ichidagi) issiqlikni oladi va uni issiq joyga (muzlatgichdan tashqarida) o’tkazadi.

• Issiqlik pompasi – issiqlik pompasi – bu sovutgichga o’xshash issiqlik dvigatelidir, u tashqi havoni sovutish orqali binolarni isitish uchun ishlatiladi.

Carnot aylanishi

1924 yilda frantsiyalik muhandis Sadi Carnot termodinamika ikkinchi qonuniga muvofiq maksimal rentabellikka ega bo’lgan idealist, farazi dvigatel yaratdi. Uning samaradorligi uchun quyidagi tenglamaga keldi, e _Carnot :

e _Carnot = ( T _H – T _S ) / T _H

T _H va T _S mos ravishda issiq va sovuq suv havzalarining temperaturalari. Juda katta harorat farqi bilan siz yuqori mahsuldorlikka ega bo’lasiz. Harorat farqi past bo’lsa, past rentabellikga erishiladi. T = 0 bo’lsa ( mutlaq qiymat ), bu mumkin emas, faqat 1 (100% samarali) samaradorligini olasiz.

Termodinamik jarayon nima?

Tizimda biron bir energetik o’zgarish mavjud bo’lganda, odatda bosim, hajm, ichki energiya, harorat yoki har qanday issiqlik uzatish bilan bog’liq bo’lgan holda tizim termodinamik jarayonni boshdan kechiradi.

Termodinamik jarayonlarning asosiy turlari

Termodinamik jarayonlarning bir necha o’ziga xos turlari mavjud bo’lib, ular tez-tez sodir bo’ladi (va amaliy vaziyatlarda), ular odatda termodinamikani o’rganishda davolanadilar. Ularning har biri o’ziga xos xususiyatga ega va bu jarayon bilan bog’liq energiya va ishdagi o’zgarishlarni tahlil qilishda foydali bo’ladi.

• Adiabatik jarayon – tizimga issiqlik uzatmaydigan va tashqariga chiqmaydigan jarayon.
• Isoxorik jarayon – bu hajm o’zgarmasdan, bu holda tizim ishlamaydi.
• Izobarik jarayon – bu bosim o’zgarmas jarayon.
• Izotermik jarayon – haroratning o’zgarishi bo’lmagan jarayon.

Bitta jarayon ichida bir nechta jarayonlarni amalga oshirish mumkin. Eng yaqqol misol, hajm va bosim o’zgarishi, harorat o’zgarishi yoki issiqlik uzatilishiga olib kelmaydigan holat bo’lishi mumkin – bunday jarayon ham adiabatik, ham izotermik bo’ladi.

Termodinamikaning birinchi qonuni

Termodinamikaning birinchi qonunini matematik jihatdan quyidagicha yozish mumkin.

• deltaU = tizimning ichki energiyadagi o’zgarishi
• Q = tizimga kiradigan yoki undan chiqadigan issiqlik.
• W = tizim tomonidan yoki ustida qilingan ish.

Yuqorida tavsiflangan maxsus termodinamik jarayonlarni tahlil qilganda, biz tez-tez (har doim ham emas) juda muvaffaqiyatli natijani topamiz – bu miqdorlardan biri nolga tushadi!

Masalan, adiabatik jarayonda issiqlik uzatilmaydi, shuning uchun Q = 0, natijada ichki energiya va ish o’rtasidagi to’g’ri munosabat yuzaga keladi: delta-Q = –W. Ularning noyob xususiyatlari haqida batafsilroq ma’lumot olish uchun ushbu jarayonlarning individual ta’riflarini ko’rib chiqing.

Qayta tiklanadigan jarayonlar

Ko’pgina termodinamik jarayonlar tabiiy ravishda bir yo’nalishdan boshqasiga o’tadi. Boshqacha qilib aytganda, ular afzal ko’rgan yo’nalishga ega.

Issiqlik yanada issiqroq ob’ektdan sovuqroqqa o’tadi. Gazlar xonani to’ldirish uchun kengayadi, ammo kichikroq joyni to’ldirish uchun o’z-o’zidan tuzilmaydi. Mexanik energiya to’liq issiqlikka aylantirilishi mumkin, ammo issiqlikni to’liq mexanik energiyaga aylantirish deyarli mumkin emas.

Biroq, ba’zi tizimlar qayta tiklanadigan jarayonni boshdan kechiradilar. Odatda, bu tizim har doim ham tizimning ichida va har qanday atrofdagi narsalarda termal muvozanatga yaqin bo’lganda sodir bo’ladi. Bunday holda, tizim sharoitida cheksiz o’zgarishlar jarayoni boshqa yo’l bilan ketishiga olib kelishi mumkin. Shunday qilib, qayta tiklanadigan jarayon ham deb nomlanadi muvozanat jarayoni.

1-misol: Ikki metall (A va B) termal aloqada va termal muvozanatda. Metall A cheksiz miqdordagi isitiladi, shunda issiqlik undan metalga oqib chiqadi. Bu jarayon cheksiz minimal A miqdorni sovutish yo’li bilan qaytarilishi mumkin, bunda issiqlik yana B issiqlikdan muvozanat holatiga kelguncha B dan A gacha oqiy boshlaydi. .

2-misol: Qaytariladigan jarayonda gaz asta-sekin va adiabatik ravishda kengayadi. Bosimni cheksiz miqdorda oshirish bilan bir xil gaz asta-sekin va adiabatik ravishda dastlabki holatga qaytadi.

Shuni ta’kidlash kerakki, bu biroz idealizatsiya qilingan misollar. Amaliy maqsadlar uchun issiqlik muvozanatida bo’lgan tizim ushbu o’zgarishlardan biri kiritilgandan so’ng termal muvozanatda bo’lishni to’xtatadi . shuning uchun jarayon aslida to’liq qaytarib bo’lmaydi. Bunday vaziyat qanday bo’lishini idealizatsiya qilingan modeldir, ammo eksperimental sharoitlarni sinchkovlik bilan nazorat qilib, to’liq qaytarib olishga juda yaqin bo’lgan jarayonni amalga oshirish mumkin.

Qaytarilmaydigan jarayonlar va Termodinamikaning ikkinchi qonuni

Albatta, aksariyat jarayonlar qaytarilmaydigan jarayonlar (yoki muvozanat jarayoni). Tormoz ishqalanishidan foydalanish, mashinangizda ishlash qaytarib bo’lmaydigan jarayon. Havoni balon bo’shatilishidan xonaga chiqarish qaytarib bo’lmaydigan jarayon. Issiq tsement plyonkasiga muz blokini qo’yish qaytarib bo’lmaydigan jarayon.

Umuman olganda, ushbu qaytarilmas jarayonlar ko’pincha tizimning entropiyasi yoki buzilishi nuqtai nazaridan aniqlanadigan termodinamikaning ikkinchi qonunining natijasidir.

Termodinamikaning ikkinchi qonunini ifodalashning bir qancha usullari mavjud, ammo asosan har qanday issiqlik uzatilishi qanchalik samarali bo’lishini cheklaydi. Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko’ra, jarayonda ba’zi issiqlik har doim yo’qoladi, shuning uchun haqiqiy dunyoda butunlay qaytariladigan jarayonga ega bo’lish mumkin emas.

Issiqlik dvigatellari, issiqlik nasoslari va boshqa qurilmalar

Issiqlikni qisman ish yoki mexanik energiyaga aylantiradigan har qanday qurilmani deymiz a issiqlik dvigateli. Issiqlik dvigateli buni bir joydan ikkinchi joyga uzatish, yo’l davomida ba’zi ishlarni bajarish orqali amalga oshiradi.

Termodinamikadan foydalanib, tahlil qilish mumkin issiqlik samaradorligi bu issiqlik dvigatelining dvigatelidir va bu ko’plab kirish fizikasi kurslarida yoritilgan mavzu. Fizika kurslarida tez-tez tahlil qilinadigan ba’zi issiqlik dvigatellari:

• Ichki kombinatsiyalangan dvigatel – Yoqilg’i bilan ishlaydigan dvigatel, masalan, avtoulovlarda. “Otto aylanishi” muntazam benzinli dvigatelning termodinamik jarayonini belgilaydi. “Dizel aylanishi” deganda dizel bilan ishlaydigan dvigatellar tushuniladi.
• Muzlatgich – Issiqlik dvigatelini teskari holda, muzlatgich issiq joydan (muzlatgich ichidagi) issiqlikni oladi va uni issiq joyga (muzlatgich tashqarisida) uzatadi.
• Issiqlik nasosi – Issiqlik pompasi tashqi havoni sovutish orqali binolarni isitish uchun ishlatiladigan muzlatgichga o’xshash issiqlik dvigatelining bir turi.

Karnot tsikli

1924 yilda fransuz muhandisi Sadi Karnot ideal termotamikaning ikkinchi qonuniga mos keladigan, maksimal samaraga ega idealizatsiya qilingan gipotetik dvigatelni yaratdi. U o’zining samaradorligi uchun quyidagi tenglamaga keldi, e_Carnot:

T_H va T_C issiq va sovuq rezervuarlarning harorati mos ravishda Juda katta harorat farqi bilan siz yuqori samaraga erishasiz. Agar harorat farqi past bo’lsa, past samaradorlik keladi. Siz faqat 1 (100% samaradorlik) ning samaradorligini olasiz T_C = 0 (ya’ni mutlaq qiymat), bu mumkin emas.