Eine Methode zur formalen Modellierung von ...

38 Betriebssysteme
Prozesse stehen fur die Auftrage, die an das System gestellt werden sie reprasentieren die
Benutzer und bilden die Schnittstelle zu diesen. Wir gehen davon aus, da alle Berechnungen
als Prozesse ausgefuhrt werden. Insbesondere werden auch solche Berechnungen,
die sich bei der Ausfuhrung von Verwaltungsaufgaben ergeben, im System als Prozesse,
sogenannte Systemprozesse, behandelt. Wir betrachten im folgenden nur Benutzerprozesse.
Prozesse sind die abstrakten, aktiven Komponenten innerhalb eines Rechensystems. Ein
Proze ist ein Strukturelement, das es erlaubt, die Beschreibung einer Berechnung (also
das Programm) von deren Ausfuhrung zu trennen. Die einen Proze beschreibende Information
bendet sich ublicherweise in einem Kontrollblock, vergleiche [Tan92] oder [GS94].
Prozesse werden auch als abstrakte Prozessoren verstanden, die festgelegte Berechnungen
ausfuhren, wobei das zugehorige Programm die durchzufuhrenden Schritte festlegt. Die
Ausfuhrung von Berechnungen erfolgt ausschlielich mit dem realen Prozessor der Hardwarekonguration,
siehe auch Abschnitt 3.3. Vor allem sind Prozesse das Konzept, an dem
die zur Ausfuhrung einer Berechnung von einem Betriebssystem durchzusetzenden Verwaltungsaufgaben
demonstriert werden.
Die Funktionsweise eines Betriebssystems wird in erster Linie anhand eine Menge von
Prozessen demonstriert, von denen einige zueinander in Verbindung stehen, wahrend andere
unabhangig voneinander ausgefuhrt werden konnen. Ein- und Mehrprozessorsysteme
bestimmen die Anzahl der Prozesse, die hochstens gleichzeitig aktiv sein konnen. Ein Betriebssystemproze
steht fur ein Programm, das gestartet und dessen Ausfuhrung noch
nicht beendet ist. Im allgemeinen benotigt ein Proze Ressourcen, wie Eingabedaten, Speicher
und insbesondere den Prozessor. Das so reprasentierte Programm mu nicht notwendigerweise
in Ausfuhrung sein, sondern kann auf die Zuteilung von Ressourcen warten, die
es fur die Fortfuhrung der Berechnung benotigt. Die Phasen, die ein Proze durchlauft,
werden durch ein Zustandsubergangsdiagramm dargestellt, siehe Abbildung 3.2.1. Dieses
Diagramm wird ublicherweise zur Beschreibung der Funktionsweise eines Prozesses herangezogen
vergleiche die Abschnitte 4.1 in [PS85], 2.1.1 in [Tan94], 5.1.2 in [Spi95] und auch
3.1 in [GS94]. Die Zustande und Zustandsubergange charakterisieren die Managementaufgaben,
die ein Betriebssystem erfullen mu, um eine Berechnung bzw. einen Proze
auszufuhren. Wir gehen davon aus, da Auftrage zur Ausfuhrung einer Berechnung an
das System erteilt werden. Dies geschieht durch Programme, fur die, falls sie von einem
berechtigten Benutzer stammen, ein entsprechender Proze erzeugt wird.
Wir erklaren die Zustandsubergange und konzentrieren uns dabei auf die Verwaltungsaufgaben
die Numerierung entspricht den Markierungen an den Kanten in Abbildung 3.2.1.
1) Um einen Proze erzeugen zu konnen, wird Speicherplatz im Hintergrundspeicher
und insbesondere im Arbeitsspeicher benotigt. Steht genugend Speicherplatz zur
Verfugung, wird der Proze erzeugt, und die Berechnung kann ausgefuhrt werden.
2) Die Berechnung eines Prozesses, dem bis auf den Prozessor alle benotigten Ressourcen
zur Verfugung stehen, kann nur mit dem Prozessor fortschreiten. Sobald ihm dieser
zugeteilt wird, kann die Berechnung ausgefuhrt werden.