Prozesszustände, Scheduling und Speicherverwaltung

Zustände eines Prozesses

• Ausführung (Running): Der Prozess führt Anweisungen aus und nutzt aktuell die CPU.
• Bereit (Ready): Der Prozess ist bereit zur Ausführung und wartet auf die Zuteilung von CPU-Zeit und Systemressourcen.
• Gesperrt (Blocked): Der Prozess ist angehalten, da er auf ein Ereignis oder eine Ressource wartet.

Prozessübergänge

• Transition A: Wechsel von Ausführung zu Gesperrt (z. B. Warten auf Eingabe).
• Transition B: Wechsel von Ausführung zu Bereit (Zeitintervall abgelaufen).
• Transition C: Wechsel von Bereit zu Ausführung (Prozess erhält CPU-Zeit).
• Transition D: Wechsel von Gesperrt zu Bereit (Ereignis eingetreten).

Block Control Block (BCB/PCB)

Der BCP ist eine Datenstruktur zur Steuerung der Prozessausführung. Er speichert:

• Aktueller Status: Laufen, bereit oder blockiert.
• Identifier des Prozesses (PID): Eindeutige Kennung.
• Priorität: Durch den Scheduler zugewiesen.
• Lage im Speicher: Speicheradresse des Prozesses.
• Ressourcen: Verwendete Hardware- und Software-Ressourcen.

Threads und Speicherverwaltung

Ein Thread ist eine Ausführungseinheit innerhalb eines Prozesses, die eigene Ressourcen nutzt, aber vom übergeordneten Prozess abhängt.

Paging: Verfahren zur Aufteilung des RAM in gleich große Bereiche (Frames). Programme werden in entsprechende Teile (Pages) unterteilt.

Swap-Space: Ein Bereich auf der Festplatte, der als Erweiterung des Arbeitsspeichers dient. Der virtuelle Speicher ermöglicht die Ausführung von Programmen, die größer als der physische RAM sind.

Scheduling-Algorithmen

• Round Robin (RR): Zeitgesteuerte Rotation zwischen Prozessen. Jeder Prozess erhält das gleiche Zeitintervall.
• FCFS (First-Come, First-Served): Der erste Prozess, der ankommt, wird vollständig ausgeführt, bevor der nächste beginnt.
• SRT (Shortest Remaining Time): Prozesse mit der kürzesten verbleibenden Laufzeit werden priorisiert.
• SRTF (Shortest Remaining Time First): Ein neuer Prozess wird mit laufenden Prozessen verglichen; der Prozess mit der kürzesten Restzeit wird bevorzugt.