5.3.2 Диаграммы процессов

Диаграммы процессов используются, чтобы показать распределение процессов по процессорам в физическом проекте системы. Отдельная диаграмма процессов показывает один ракурс структуры процессов системы. При разработке проекта диаграмма процессов используется, чтобы показать физическую совокупность процессоров и устройств, обеспечивающих работу системы [2].

Основные элементы диаграммы процессов – процессоры, устройства и их соединения.

На рис. 5.24 показано обозначение процессора. Процессор – часть аппаратуры, способная выполнять программы. Каждый процессор должен иметь имя; никаких особых ограничений на имена процессоров нет, так как они обозначают "железо", а не программы.

Значок процессора можно дополнить списком процессов. Каждый процесс в таком списке обозначает или главную программу (функцию main из диаграммы модулей) или имя активного объекта (из диаграммы объектов).

На рис. 5.24 показано обозначение устройства. Устройство – это часть аппаратной платформы, не способная выполнять программы. Как и процессорам, устройствам требуются имена, на которые не накладывается никаких существенных ограничений.

Рисунок 5.24 – Значки процессора и устройства

Процессоры и устройства должны сообщаться друг с другом. На диаграмме процессов соединения изображаются ненаправленными линиями. Соединение обычно представляет непосредственную связь между аппаратурой, например, RS232, Ethernet, или даже доступ к разделяемой памяти, но эта связь может быть и не прямой, например, "Земля-спутник". Соединения обычно считаются двунаправленными, но при необходимости к их обозначению можно добавить стрелку, чтобы указать направление. Любое соединение может иметь необязательную именующую его метку.

Необходимым является определение порядка выполнения процессов на каждом процессоре – реализации многозадачности. Имеется пять основных способов планирования, и на диаграмме нужно указать для каждого процессора, какой из них использован, добавив к его значку одно из определений таблицы 5.14.

Таблица 5.14 – Типы и описания реализации многозадачности

Тип	Описание
Вытесняющая	Процесс с более высоким приоритетом, может отнимать процессор у исполняемого процесса с более низким приоритетом; обычно процессы с одинаковым приоритетом получают равные промежутки времени для выполнения.
Невытесняющая	Текущий процесс продолжает выполняться на процессоре до тех пор, пока сам не уступит контроль над ним.
Циклическая	Процессам по очереди выделяется равное количество процессорного времени, обычно называемое квантом времени, по истечении которого управление передается другому процессу. Процесс может получать время в квантах и подквантах.
Алгоритмическая	Переключением процессов управляет некоторый алгоритм.
Ручная	Пользователь извне системы управляет переключением процессов.

 

Для более подробного описания диспетчеризации процессов на конкретном процессоре бывает полезно привести диаграмму объектов или взаимодействий, особенно если используется алгоритмическое переключение.

Пример. Диаграммы процессов.

На рисунках 5.25 и 5.26 приведены диаграммы процессов для ПрО «Микроволновая печь».

Рисунок 5.25 – Диаграмма модулей для однопроцессорной архитектуры

Первая диаграмма соответствует случаю, когда в распоряжении программы всего один процессор. Вторая диаграмма соответствует случаю, когда приложение запускается на четырехпроцессорной (ядерной) архитектуре, которая позволяет одновременное выполнение четырех вычислительных процессов (потоков). В обоих случаях используется алгоритмическая реализация многозадачности, выполняющаяся в соответствии с диаграммой взаимодействия (рисунок 5.21).

Рисунок 5.26 – Диаграмма модулей для четырехпроцессорной архитектуры