プロセスの状態遷移 復習です 前の教材で 「プロセスの切換え」の 内容を覚えていますか 1 プロセスの切換えは • 何のため？ 2 プロセスの切換えは • 何のため？ （元々は）CPUの空き時間を 少なくするため 3 プロセスの切換えは • 何のため？ （元々は）CPUの空き時間を 少なくするため • 何をする？ 4 プロセスの切換えは • 何のため？ （元々は）CPUの空き時間を 少なくするため • 何をする？ プログラムを切換えて実行す る 5 プロセスの切換えは • 何のため？ （元々は）CPUの空き時間を 少なくするため • 何をする？ プログラムを切換えて実行す る • 具体的にはどうやって切換える？ 6 プロセスの切換えは • 何のため？ （元々は）CPUの空き時間を 少なくするため • 何をする？ プログラムを切換えて実行す る • 具体的にはどうやって切換える？ • メモリ上のプログラムイメージはそのままで • CPU上のPC・レジスタ・フラグを退避・復旧 7 それぞれのプロセスを 時間軸で見る 8 それぞれのプロセスを時間軸で見る Ｃ物 Ｐ理 Ｕ的 はに １は つ 仕事Aをする 仮想CPU-1 仕事Bをする 仮想CPU-2 仕事Bの 計算 • 前にこんな絵があった 9 仕事Aの 計算 仕事Aの 計算 仕事Bの 計算 仕事Bの 計算 それぞれのプロセスを時間軸で見る Ｃ物 Ｐ理 Ｕ的 はに １は つ 仕事Aをする 仮想CPU-1 仕事Bをする 仮想CPU-2 仕事Aの 計算 仕事Aの 計算 仕事Bの 計算 仕事Bの 計算 仕事Bの 計算 • 前にこんな絵があった • プロセス（仮想CPU）を管理する立場で それぞれのプロセスを追いかけてみよう 10 それぞれのプロセスを時間軸で見る 仕事Aをする 仮想CPU-1 仕事Aの 計算 仕事Aの 計算 時間軸 11 それぞれのプロセスを時間軸で見る 仕事Aをする 仮想CPU-1 仕事Aの 計算 仕事Aの 計算 時間軸 • プロセス（仮想CPU）１は CPUが割り当てられていれば計算を実行 12 それぞれのプロセスを時間軸で見る 仕事Aをする 仮想CPU-1 仕事Aの 計算 仕事Aの 計算 時間軸 • プロセス１（仮想CPU-1）は 実CPUが割り当てられていれば計算を実行 • そうでないときは（元の話では「入出力中」） 13 それぞれのプロセスを時間軸で見る 仕事Aをする 仮想CPU-1 仕事Aの 計算 仕事Aの 計算 時間軸 • プロセス１（仮想CPU-1）は 実CPUが割り当てられていれば計算を実行 • そうでないときは（元の話では「入出力中」） CPUを使わない/入出力を待っている状態 14 それぞれのプロセスを時間軸で見る 仕事Aをする 仮想CPU-1 仕事Aの 計算 仕事Aの 計算 時間軸 「状態」という眼で見ると • CPUで処理を実行中の状態 か • 入出力を待っていてCPUを使わない状態 15 もう少し細かく見ると それぞれのプロセスについて • CPUで処理を実行中の状態 16 前のページで見た もう少し細かく見ると それぞれのプロセスについて • CPUで処理を実行中の状態 これも前のページで見た • 入出力の終わるのを待っている状態 (CPUを使っていない) 17 もう少し細かく見ると それぞれのプロセスについて • CPUで処理を実行中の状態 • 入出力の終わるのを待っている状態 (CPUを使っていない) • CPUが空くのを待っている状態 (この時もこのプロセスはCPUを使っていない) の３つの状態が考えられる 18 もう少し説明しよう プロセスが何かを待っている時 • ２通りの理由が考えられる 19 プロセスが何かを待っている時 • ２通りの理由が考えられる • 入出力などCPUが自分では制御できない ことが終わるのを待っている時 20 プロセスが何かを待っている時 • ２通りの理由が考えられる • 入出力などCPUが自分では制御できない ことが終わるのを待っている時 • 自分は今でも実行できる (何かが終わるのを 待っているわけではない) のに CPUを他の人が使っているために CPUが空くのを待っている時 21 プロセスが何かを待っている時 • ２通りの理由が考えられる • 入出力などCPUが自分では制御できない ことが終わるのを待っている時 • 自分は今でも実行できる (何かが終わるのを 待っているわけではない) のに CPUを他の人が使っているために CPUが空くのを待っている時 この２つを区別する 22 プロセスが何かを待っている時 • ２通りの理由が考えられる 事象待ち状態 • 入出力などCPUが自分では制御できない ことが終わるのを待っている時 • 自分は今でも実行できる (何かが終わるのを 待っているわけではない) のに 実行可能状態 CPUを他の人が使っているために CPUが空くのを待っている時 この２つを区別する 23 計算実行中状態と併せると • ３つの状態が考えられる 24 計算実行中状態と併せると • ３つの状態が考えられる • 実行中 CPUで処理が実行中の状態 • 事象待ち 入出力などが終わるのを 待っている状態 • 実行可能 CPUが空くのを待っている状態 別名「レディ状態」とも呼ぶ 25 もう少しあります 「状態遷移」の考え方 26 「状態遷移」とは • 状態の「移り変わり」という意味 27 「状態遷移」とは • 状態の「移り変わり」という意味 • いくつかの（有限個の）状態の間を遷移する 28 「状態遷移」とは • 状態の「移り変わり」という意味 • いくつかの（有限個の）状態の間を遷移する •例 単純な信号機 赤 → 青 → 黄 → 赤 の順で変化する 変化のきっかけは、予め決めた時間の経過 29 「状態遷移」とは • 状態の「移り変わり」という意味 • いくつかの（有限個の）状態の間を遷移する •例 単純な信号機 赤 → 青 → 黄 → 赤 の順で変化する 変化のきっかけは、予め決めた時間の経過 動作の様子を図に描いてみる （状態遷移図と呼ぶ） 30 「状態遷移」とは • 状態の「移り変わり」という意味 • いくつかの（有限個の）状態の間を遷移する •例 単純な信号機 Ｘ秒経過 状態 「青」 状態 「黄」 Ｙ秒経過 Ｚ秒経過 信号機の状態遷移図 31 状態 「赤」 「状態遷移」とは • 状態の「移り変わり」という意味 • いくつかの（有限個の）状態の間を遷移する •例 単純な信号機 ・状態を長丸で書く 状態の名前を長丸の中に書く 状態 「黄」 状態 「青」 信号機の状態遷移図 32 状態 「赤」 「状態遷移」とは • 状態の「移り変わり」という意味 • いくつかの（有限個の）状態の間を遷移する •例 単純な信号機 ・状態を長丸で書く 状態の名前を長丸の中に書く ・状態間の遷移を矢印で書く Ｘ秒経過 状態 「青」 状態 「黄」 遷移を起こす条件を傍に書く Ｙ秒経過 Ｚ秒経過 信号機の状態遷移図 33 状態 「赤」 では、プロセスの「状態遷移」は 34 では、プロセスの「状態遷移」は • プロセスの状態の「移り変わり」 35 では、プロセスの「状態遷移」は • プロセスの状態の「移り変わり」 • プロセスの状態は？ 36 では、プロセスの「状態遷移」は • プロセスの状態の「移り変わり」 • プロセスの状態は そうです！ 「実行中」「事象待ち」「実行可能」の３つ 37 では、プロセスの「状態遷移」は • プロセスの状態の「移り変わり」 • プロセスの状態は 「実行中」「事象待ち」「実行可能」 • では、状態遷移（移り変わり）は？ 38 条件は？ では、プロセスの「状態遷移」は • プロセスの状態の「移り変わり」 • プロセスの状態は 「実行中」「事象待ち」「実行可能」 • では、状態遷移（移り変わり）は？ １つ１つよく考えてみましょう！ 39 条件は？ では、プロセスの「状態遷移」は • プロセスの状態の「移り変わり」 • プロセスの状態は 「実行中」「事象待ち」「実行可能」 • では、状態遷移（移り変わり）は？ 条件は？ １つ１つよく考えてみましょう！ 「実行中」から他の２つへ移るのは？ 40 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ どういう時でしょうか？ 41 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ どういう時でしょうか？ ＞そう、写真でタイマーを押してパシャッと なるのを待つ感じ 42 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ どういう時でしょうか？ ＞そう、写真でタイマーを押してパシャッと なるのを待つ感じ 入出力だと、入力(出力)頼むって言って データが入ってくる(印刷される)のを待つ 43 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ どういう時でしょうか？ ＞つまり事象を仕掛けたとき、です 44 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ ＞事象を仕掛けたとき • では、実行可能状態に移るのは？ 45 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ ＞事象を仕掛けたとき • では、実行可能状態に移るのは？ ＞これは「プロセスからCPUを取り上げる」 ことに相当します 46 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ ＞事象を仕掛けたとき • では、実行可能状態に移るのは？ ＞これは「プロセスからCPUを取り上げる」 ことに相当します プリエンプションと呼びます 47 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ ＞事象を仕掛けたとき • では、実行可能状態に移るのは？ ＞これは「プロセスからCPUを取り上げる」 ことに相当します プリエンプションと呼びます 後で出てくる「CPUスケジューリング」で 使います。ここでは置いておきます 48 「実行中」から他の２つへ移るのは？ • CPUで実行していたプロセスを中断して • 事象待ち (例えば入出力完了待ち) に移るのは？ ＞事象を仕掛けたとき • 実行可能状態に移るのは？ ＞プロセスからCPUを取り上げるとき （プリエンプション） • となりました。では事象待ちの場合は？ 49 「事象待ち」から他の２つへ移るのは？ • 事象待ち状態のプロセスは、 待っていた事象が起きるとどうするか？ • 例えば入力完了待ちが、入力が完了すると どうするでしょうか？ 50 「事象待ち」から他の２つへ移るのは？ • 事象待ち状態のプロセスは、 待っていた事象が起きるとどうするか？ • 例えば入力完了待ちが、入力が完了すると どうするでしょうか？ • 入力を受取って次の処理を始めるでしょう ＞つまり、実行を始めるわけです 51 「事象待ち」から他の２つへ移るのは？ • 事象待ち状態のプロセスは、 待っていた事象が起きるとどうするか？ • 例えば入力完了待ちが、入力が完了すると どうするでしょうか？ • 入力を受取って次の処理を始めるでしょう ＞つまり、実行を始めるわけです では「実行状態」にするのか？ 52 「事象待ち」から他の２つへ移るのは？ • 事象待ち状態のプロセスは、 待っていた事象が起きるとどうするか？ • 例えば入力完了待ちが、入力が完了すると どうするでしょうか？ • 入力を受取って次の処理を始めるでしょう ＞つまり、実行を始めるわけです では「実行中状態」にするのか？ 実は、「実行可能状態」にします 53 「事象待ち」から他の２つへ移るのは？ • 事象待ち状態のプロセスは、 待っていた事象が起きるとどうするか？ • 実行可能状態にする なぜ「実行中」にしないで「実行可能」か？ 54 「事象待ち」から他の２つへ移るのは？ • 事象待ち状態のプロセスは、 待っていた事象が起きるとどうするか？ • 実行可能状態にする なぜ「実行中」にしないで「実行可能」か？ 脱線になりますが、細かく説明します。 55 脱線 なぜ「実行中」にしないで「実行可能」か？ • Ａが事象待ちだと、CPUは他の仕事Ｂをしています つまり、CPU上には実行中のプロセスＢがいます • 56 脱線 なぜ「実行中」にしないで「実行可能」か？ • Ａが事象待ちだと、CPUは他の仕事Ｂをしています つまり、CPU上には実行中のプロセスＢがいます • この時、事象待ちだったプロセスＡを いきなり「実行中」にすると、 今CPUを使っているプロセスＢを追い出します 57 脱線 なぜ「実行中」にしないで「実行可能」か？ • Ａが事象待ちだと、CPUは他の仕事Ｂをしています つまり、CPU上には実行中のプロセスＢがいます • この時、事象待ちだったプロセスＡを いきなり「実行中」にすると、 今CPUを使っているプロセスＢを追い出します • もしＡがＢと同程度に重要（優先度が同程度）なら わざわざＢを追い出すことも無いわけです 58 脱線 なぜ「実行中」にしないで「実行可能」か？ • Ａが事象待ちだと、CPUは他の仕事Ｂをしています つまり、CPU上には実行中のプロセスＢがいます • この時、事象待ちだったプロセスＡを いきなり「実行中」にすると、 今CPUを使っているプロセスＢを追い出します • もしＡがＢと同程度に重要（優先度が同程度）なら わざわざＢを追い出すことも無いわけです Bが済んでからAを続けたってよいでしょう 59 脱線 なぜ「実行中」にしないで「実行可能」か？ • Ａが事象待ちだと、CPUは他の仕事Ｂをしています つまり、CPU上には実行中のプロセスＢがいます • この時、事象待ちだったプロセスＡを いきなり「実行中」にすると、 今CPUを使っているプロセスＢを追い出します • またＢがＡより重要（優先度が高い）なら ＡがＢを追い出してはいけないでしょう • だから実行可能でCPUが空くのを待たせるわけです 60 「事象待ち」から他の２つへ移るのは？ 戻ります • 事象待ち状態のプロセスは、 待っていた事象が起きるとどうするか？ • 実行可能状態にする なお、事象待ち状態から出てゆく矢印は これ１つしかありません ではその次 61 「実行可能」から他の２つへ移るのは？ • 実行可能状態のプロセスは、 次にどういう状態遷移があるか？ 62 「実行可能」から他の２つへ移るのは？ • 実行可能状態のプロセスは、 次にどういう状態遷移があるか？ • 実行可能 → 実行中 が考えられます これはCPUが空いたので、CPUを待っていた プロセスが実行を始めるときです 63 「実行可能」から他の２つへ移るのは？ • 実行可能状態のプロセスは、 次にどういう状態遷移があるか？ • 実行可能 → 実行中 が考えられます これはCPUが空いたので、CPUを待っていた プロセスが実行を始めるときです CPUを与えて実行を始めさせることを プロセスをディスパッチすると呼びます 64 「実行可能」から他の２つへ移るのは？ • 実行可能状態のプロセスは、 次にどういう状態遷移があるか？ • 実行可能 → 実行中 が考えられます きっかけはCPUが空いてディスパッチされた為 • 実行可能 → 事象待ち なぜ？ 65 はあり得ません 「実行可能」から他の２つへ移るのは？ • 実行可能状態のプロセスは、 次にどういう状態遷移があるか？ • 実行可能 → 実行中 が考えられます きっかけはCPUが空いてディスパッチされた為 • 実行可能 → 事象待ち はあり得ません 実行可能はCPUの空き待ち状態なので、まだ CPUは割当てられていません。 命令を実行しないので、事象待ちを発生させる 操作 (入力起動とか) が起こらないからです 66 全体をまとめると プロセスの状態遷移は、 67 全体をまとめると プロセスの状態遷移は、 • 実行中 → 事象待ち（入出力起動などで待ちを 仕掛けた為） • 実行中 → 実行可能（CPUの取上げの為 プリエンプション） • 事象待ち → 実行可能（事象が発生した為） • 実行可能 → 実行中（CPUが空いてディスパッチ された為） 68 全体をまとめると プロセスの状態遷移は、 • 実行中 → 事象待ち（入出力起動などで待ちを 仕掛けた為） • 実行中 → 実行可能（CPUの取上げの為 プリエンプション） • 事象待ち → 実行可能（事象が発生した為） • 実行可能 → 実行中（CPUが空いてディスパッチ された為） では、状態遷移図を描いてみましょう 69 状態遷移図に描くと • 実行中 → 事象待ち（事象待ちを仕掛けた為） • 実行中 → 実行可能（CPUの取上げプリエンプションの為） • 事象待ち → 実行可能（事象が発生した為） • 実行可能 → 実行中（ディスパッチされた為） 実行可能 状態 事象発生 CPU割当て (ディスパッチ) CPU取上げ (プリエンプション) 事象待ち 状態 実行中 状態 事象待ち プロセスの状態遷移図 70 まとめると • １つ１つのプロセスの「状態」を管理する • ３つの状態がある • ？ • ？ • ？ • 状態間の遷移を考える • 状態遷移図が描ける 71 自分で描けますね おまけの状態遷移 • 教科書には「生成」と「消滅」がある • プロセスが無い状態から生成されると実行可能になる • 実行中のプロセスが消滅（＝自殺）する 生成 実行可能 状態 事象発生 あまり本質でない ので紹介するだけ にしておく 72 CPU割当て (ディスパッチ) CPU取上げ (プリエンプション) 事象待ち 状態 実行中 状態 事象待ち プロセスの状態遷移図 消滅 プロセスの状態遷移について 理解できましたか？ 〇 次へ 73 ×
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