وحدة التحكم في العمليات

كتلة التحكم في العملية ( PCB )، والتي تسمى أحيانًا واصف العملية ، هي بنية بيانات يستخدمها نظام تشغيل الكمبيوتر لتخزين جميع المعلومات المتعلقة بعملية ما .

عند إنشاء عملية (تهيئتها أو تثبيتها)، يقوم نظام التشغيل بإنشاء كتلة تحكم عملية مقابلة، تحدد حالة العملية وتتتبعها (أي جديدة، جاهزة، قيد التشغيل، في انتظار التنفيذ، أو منتهية). ونظرًا لاستخدامها في تتبع معلومات العملية، تلعب كتلة التحكم العملية دورًا رئيسيًا في تبديل السياق . ^{[ 1 ]}

يخزن نظام التشغيل النواة ملفات PCB في جدول العمليات. ^{[ 2 ]}

يُعد دليل العمل الحالي للعملية أحد الخصائص التي تخزنها النواة في ملف تعريف العملية (PCB). ^{[ 3 ]}

يُعد دور لوحات الدوائر المطبوعة محورياً في إدارة العمليات : حيث يتم الوصول إليها و/أو تعديلها من قبل معظم المرافق، وخاصة تلك المعنية بالجدولة وإدارة الموارد.

في أنظمة التشغيل متعددة المهام ، تخزن لوحة الدوائر المطبوعة البيانات اللازمة لإدارة العمليات بشكل صحيح وفعال. ^{[ 4 ]} على الرغم من أن تفاصيل هذه الهياكل تعتمد على النظام، إلا أن العناصر المشتركة تندرج ضمن ثلاث فئات رئيسية:

• تحديد العملية
• حالة العملية
• التحكم في العمليات

توجد جداول حالة لكل كيان ذي صلة، مثل وصف الذاكرة وأجهزة الإدخال/الإخراج والملفات والعمليات.

تحتوي جداول الذاكرة، على سبيل المثال، على معلومات حول تخصيص الذاكرة الرئيسية والثانوية (الافتراضية) لكل عملية، وسمات التفويض للوصول إلى مناطق الذاكرة المشتركة بين العمليات المختلفة، وما إلى ذلك. قد تحتوي جداول الإدخال/الإخراج على إدخالات توضح مدى توفر جهاز أو تخصيصه لعملية، وحالة عمليات الإدخال/الإخراج، وموقع مخازن الذاكرة المستخدمة لها، وما إلى ذلك.

تتضمن بيانات تعريف العملية معرفًا فريدًا للعملية (عادةً ما يكون عددًا صحيحًا)، وفي نظام متعدد المستخدمين ومتعدد المهام، بيانات مثل معرف العملية الأصلية، ومعرف المستخدم، ومعرف مجموعة المستخدمين، وما إلى ذلك. يُعد معرف العملية ذا أهمية خاصة لأنه غالبًا ما يُستخدم للرجوع إلى الجداول المحددة أعلاه، على سبيل المثال، لإظهار أي عملية تستخدم أي أجهزة إدخال/إخراج، أو مناطق ذاكرة.

تُحدد بيانات حالة العملية حالة العملية عند تعليقها، مما يسمح لنظام التشغيل بإعادة تشغيلها لاحقًا. وتشمل هذه البيانات دائمًا محتوى سجلات وحدة المعالجة المركزية العامة، وكلمة حالة عملية وحدة المعالجة المركزية، ومؤشرات المكدس والإطار، وما إلى ذلك. أثناء تبديل السياق ، تتوقف العملية الجارية وتبدأ عملية أخرى بالعمل. يجب على النواة إيقاف تنفيذ العملية الجارية، ونسخ القيم من سجلات الأجهزة إلى لوحة التحكم الخاصة بها، وتحديث سجلات الأجهزة بالقيم من لوحة التحكم الخاصة بالعملية الجديدة.

يستخدم نظام التشغيل معلومات التحكم في العمليات لإدارة العملية نفسها. ويشمل ذلك ما يلي:

• حالة جدولة العملية – حالة العملية من حيث كونها "جاهزة" أو "معلقة" وما إلى ذلك، بالإضافة إلى معلومات الجدولة الأخرى، مثل قيمة الأولوية، والمدة الزمنية المنقضية منذ أن سيطرت العملية على وحدة المعالجة المركزية أو منذ تعليقها. كذلك، في حالة العملية المعلقة، يجب تسجيل بيانات تعريف الحدث الذي تنتظره العملية.
• معلومات هيكلة العملية - معرفات العمليات الفرعية للعملية، أو معرفات العمليات الأخرى المرتبطة بالعملية الحالية بطريقة وظيفية ما، والتي يمكن تمثيلها كطابور أو حلقة أو هياكل بيانات أخرى؛
• معلومات الاتصال بين العمليات – العلامات والإشارات والرسائل المرتبطة بالاتصال بين العمليات المستقلة؛
• امتيازات العمليات – الوصول المسموح به/غير المسموح به إلى موارد النظام؛
• حالة العملية – جديد، جاهز، قيد التشغيل، في الانتظار، متوقف؛
• رقم العملية (PID) - رقم تعريف فريد لكل عملية (يُعرف أيضًا باسم معرف العملية )؛
• عداد البرنامج (PC) - مؤشر إلى عنوان التعليمات التالية التي سيتم تنفيذها لهذه العملية؛
• سجلات وحدة المعالجة المركزية - مجموعة السجلات التي يجب تخزين العملية فيها لتنفيذ حالة التشغيل؛
• معلومات جدولة وحدة المعالجة المركزية – معلومات جدولة وقت وحدة المعالجة المركزية؛
• معلومات إدارة الذاكرة – جدول الصفحات، وحدود الذاكرة، وجدول القطاعات؛
• معلومات المحاسبة – مقدار وحدة المعالجة المركزية المستخدمة لتنفيذ العمليات، والحدود الزمنية، ومعرف التنفيذ، وما إلى ذلك؛
• معلومات حالة الإدخال/الإخراج - قائمة بأجهزة الإدخال/الإخراج المخصصة للعملية.

يجب حفظ لوحة الدوائر المطبوعة في منطقة من الذاكرة محمية من وصول العمليات العادية. في بعض أنظمة التشغيل، توضع لوحة الدوائر المطبوعة في أسفل مكدس العمليات . ^{[ 5 ]}

• كتلة التحكم في الخيوط (TCB)
• كتلة بيئة العملية (PEB)
• بادئة مقطع البرنامج (PSP)
• مقطع البيانات
• كتلة التحكم في المهام لما يعادلها في برامج الحواسيب المركزية من IBM