Диспетчер задач. WinAPI

      Очереди процессов представляют собой дескрипторы  отдельных процессов, объединенные в списки. Таким образом, каждый дескриптор, кроме всего прочего, содержит по крайней мере один указатель на другой дескриптор, соседствующий с ним  в очереди. Такая организация очередей позволяет легко их переупорядочивать, включать и исключать процессы, переводить процессы из одного состояния в другое.

      Программный код только тогда начнет выполняться, когда для него операционной системой будет создан процесс. Создать процесс - это значит:

1. создать информационные структуры, описывающие данный процесс, то есть его дескриптор и контекст;
2. включить дескриптор нового процесса в очередь готовых процессов;
3. загрузить кодовый сегмент процесса в оперативную память или в область свопинга.

   2.2.3.4 Приоритет процесса

      Приоритет - это число, характеризующее степень привилегированности процесса при использовании ресурсов вычислительной машины, в частности, процессорного времени: чем выше приоритет, тем выше привилегии.

      Приоритет может выражаться целыми или дробными, положительным или отрицательным значением. Чем выше привилегии процесса, тем меньше времени он будет проводить в очередях. Приоритет может назначаться директивно администратором системы в зависимости от важности работы или внесенной платы, либо вычисляться самой ОС по определенным правилам, он может оставаться фиксированным на протяжении всей жизни процесса либо изменяться во времени в соответствии с некоторым законом. В последнем случае приоритеты называются динамическими.

      Существует  две разновидности приоритетных алгоритмов: алгоритмы, использующие относительные  приоритеты, и алгоритмы, использующие абсолютные приоритеты.

      В обоих случаях выбор процесса на выполнение из очереди готовых  осуществляется одинаково: выбирается процесс, имеющий наивысший приоритет. По-разному решается проблема определения момента смены активного процесса. В системах с относительными приоритетами активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не покинет процессор, перейдя в состояние ОЖИДАНИЕ (или же произойдет ошибка, или процесс завершится). В системах с абсолютными приоритетами выполнение активного процесса прерывается еще при одном условии: если в очереди готовых процессов появился процесс, приоритет которого выше приоритета активного процесса. В этом случае прерванный процесс переходит в состояние готовности.

    2.2.3.5 Алгоритмы планирования

      Существует два  основных типа процедур планирования процессов - вытесняющие (preemptive) и невытесняющие (non-preemptive).

      Non-preemptive multitasking - невытесняющая многозадачность - это способ планирования процессов, при котором активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление планировщику операционной системы для того, чтобы тот выбрал из очереди другой, готовый к выполнению процесс.

      Preemptive multitasking - вытесняющая многозадачность - это такой способ, при котором решение о переключении процессора с выполнения одного процесса на выполнение другого процесса принимается планировщиком операционной системы, а не самой активной задачей.

      Понятия preemptive и non-preemptive иногда отождествляются  с понятиями приоритетных и бесприоритетных  дисциплин, что совершенно неверно, а также с понятиями абсолютных и относительных приоритетов, что  неверно отчасти. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность - это более широкие понятия, чем типы приоритетности. Приоритеты задач могут как использоваться, так и не использоваться и при вытесняющих, и при невытесняющих способах планирования. Так в случае использования приоритетов дисциплина относительных приоритетов может быть отнесена к классу систем с невытесняющей многозадачностью, а дисциплина абсолютных приоритетов - к классу систем с вытесняющей многозадачностью. А бесприоритетная дисциплина планирования, основанная на выделении равных квантов времени для всех задач, относится к вытесняющим алгоритмам.

      Основным  различием между preemptive и non-preemptive вариантами многозадачности является степень  централизации механизма планирования задач. При вытесняющей многозадачности механизм планирования задач целиком сосредоточен в операционной системе, и программист пишет свое приложение, не заботясь о том, что оно будет выполняться параллельно с другими задачами. При этом операционная система выполняет следующие функции: определяет момент снятия с выполнения активной задачи, запоминает ее контекст, выбирает из очереди готовых задач следующую и запускает ее на выполнение, загружая ее контекст.

      При невытесняющей многозадачности  механизм планирования распределен  между системой и прикладными программами. Прикладная программа, получив управление от операционной системы, сама определяет момент завершения своей очередной итерации и передает управление ОС с помощью какого-либо системного вызова, а ОС формирует очереди задач и выбирает в соответствии с некоторым алгоритмом (например, с учетом приоритетов) следующую задачу на выполнение. Такой механизм создает проблемы как для пользователей, так и для разработчиков.

      Для пользователей это означает, что  управление системой теряется на произвольный период времени, который определяется приложением (а не пользователем). Если приложение тратит слишком много времени на выполнение какой-либо работы, например, на форматирование диска, пользователь не может переключиться с этой задачи на другую задачу, например, на текстовый редактор, в то время как форматирование продолжалось бы в фоновом режиме. Эта ситуация нежелательна, так как пользователи обычно не хотят долго ждать, когда машина завершит свою задачу.

      Поэтому разработчики приложений для non-preemptive операционной среды, возлагая на себя функции планировщика, должны создавать приложения так, чтобы они выполняли свои задачи небольшими частями. Например, программа форматирования может отформатировать одну дорожку дискеты и вернуть управление системе. После выполнения других задач система возвратит управление программе форматирования, чтобы та отформатировала следующую дорожку. Подобный метод разделения времени между задачами работает, но он существенно затрудняет разработку программ и предъявляет повышенные требования к квалификации программиста. Программист должен обеспечить "дружественное" отношение своей программы к другим выполняемым одновременно с ней программам, достаточно часто отдавая им управление. Крайним проявлением "недружественности" приложения является его зависание, которое приводит к общему краху системы. В системах с вытесняющей многозадачностью такие ситуации, как правило, исключены, так как центральный планирующий механизм снимет зависшую задачу с выполнения.

      Однако  распределение функций планировщика между системой и приложениями не всегда является недостатком, а при определенных условиях может быть и преимуществом, потому что дает возможность разработчику приложений самому проектировать алгоритм планирования, наиболее подходящий для данного фиксированного набора задач. Так как разработчик сам определяет в программе момент времени отдачи управления, то при этом исключаются нерациональные прерывания программ в "неудобные" для них моменты времени. Кроме того, легко разрешаются проблемы совместного использования данных: задача во время каждой итерации использует их монопольно и уверена, что на протяжении этого периода никто другой не изменит эти данные. Существенным преимуществом non-preemptive систем является более высокая скорость переключения с задачи на задачу.

      Примером  эффективного использования невытесняющей  многозадачности является файл-сервер NetWare, в котором, в значительной степени  благодаря этому, достигнута высокая  скорость выполнения файловых операций. Менее удачным оказалось использование невытесняющей многозадачности в операционной среде Windows 3.х.

      Однако  почти во всех современных операционных системах, ориентированных на высокопроизводительное выполнение приложений (UNIX, Windows NT, OS/2, VAX/VMS), реализована вытесняющая многозадачность. В последнее время дошла очередь и до ОС класса настольных систем, например, OS/2 Warp и Windows 95. Возможно, в связи с этим вытесняющую многозадачность часто называют истинной многозадачностью.

 

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1.Общие сведения

      Программа представляет собой исполняемый exe–файл kurs_rab.exe, созданный в процессе компиляции проекта, написанного на языке С++ с использованием API функций Windows.

      При написании курсового проекта  использовалось следующее программное  обеспечение:

      Microsoft Visual Studio 2005

      Microsoft Word 2003

      Microsoft Visio 2003

3.2. Руководство программиста

3.2.1.Назначение программы

     Данная  программа создана в среде  Visual Studio 2005. Она позволяет пользователю выполнять диспетчеризацию процессов, запущенных в системе.

3.2.2.Условия выполнения  программы

     Программа может быть запущена на любом компьютере, на котором установлена одна из операционных систем Windows 98/ME/NT/2000/XP. Программа занимает 176 КБ  дискового пространства. Для её выполнения достаточно 16 Мб оперативной памяти.

3.2.3.Тестирование  программы

Для тестирования программы следует произвести следующие действия:

1. Запустить файл “ kurs_rab.exe”.
2. Выбрать какой-либо процесс из списка. В результате должна отобразиться информация об этом процессе.
3. Выбрать какой-либо процесс из списка процессов и завершиь процесс.
4. Выбрать какой-либо процесс из списка процессов и поменять уровень привилегии данного процесса.
5. Выключить компьютер с помощью программы. Это можно сделать, нажав на кнопку с соответствующим названием.
6. Перезагрузить компьютер. Это можно сделать, нажав на кнопку с соответствующим названием.
7. Поменять профиль пользователя. Это можно сделать, нажав на кнопку с соответствующим названием.
8. После выполнения всех вышеперечисленных действий программа будет протестирована.

3.2.4.Обращение к  программе

    Для обращения к программе необходимо запустить файл ““ kurs_rab.exe” с жёсткого диска.

3.2.5.Структура программы

     Программа состоит из одной модульной части:

     kurs_rab.cpp – главный модуль программы. Содержит основной код приложения, глобальные переменные, константы, объявления функций, реализацию функций, отвечающих за прорисовку интерфейса и функций по отображению необходимой информации о процессах.

3.2.6. Структуры модели данных

1. Основные  переменные для работы с процессами
• HANDLE h – дескриптор моментального снимка процессов, запущенных в системе, этот дескриптор может быть использован для получения снимка модулей, используемых процессом, все зависит от того флага, который будет передаваться в функцию, создающую этот снимок;
• PROCESSENTRY32 pe32 – структура для описания каждого процесса, её поля содержат всю необходимую базовую информацию о процессах;
• PROCESS_MEMORY_COUNTERS prm – структура, одним из полей которой является количество памяти в байтах, занятое процессом;
• MEMORYSTATUS ms – структура, содержащая информацию о текущем состоянии физической и виртуальной памяти
• PROCESS_INFORMATION pi – структура, содержащая информацию о новом созданном процессе и ее основных нитях.
• DWORD id – 32-х битное беззнаковое целое число

 

2. Некоторые переменные для работы с приложением

• HICON hIcon – дескриптор иконки окна;
• HWND hwnd – дескриптор окна приложения;
• MSG msg – структура, хранящая информацию от нитей набор сообщений.

3.2.4. Реализация пользовательского  интерфейса программы

     Функция int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow);

     Данная  функция создана для выполнения основных задач:

1. регистрация оконного класса, создание окна программы, отображение его на экране, организация цикла обработки сообщений;
2. инициализации стандартных элементов управления;