Процесс в ос: Лекция по курсу ОС и СП №2

Содержание

Лекция 4 5.1 Понятие процесса — КиберПедия

Процесс (задача), как базовое понятие современных ОС — это программа в стадии выполнения.

Программа,в общем случае,это набор команд (сообщение) о последовательностидействий по получению, преобразованию, обработке, выдаче данных. Выполнение программы реализуется через промежуточные процессы. Процесс собирает и хранит адреса областей на внешних устройствах и оперативной памяти где располагаетюданные (переменные и константы) и куда их нужно направить. С каждым процессом связывается его адресное пространство: список адресов от минимума до максимума, который процесс может прочесть и в которые он может писать. Также он имеет адреса свободной динамической памяти: куча (heap) и стек (stack), в которых будут хранится данные расчетов. В стеке сидят указатели на адреса данных. В «куче» находятся сами структуры данных, которые бывают различными, «запись» и «масив» и т.д.Область стека примыкает к куче расширяется за ее счет.

В адресное пространство входят сама программа, данные к ней, ее стек. Со всяким процессом связывается некий набор регистров, включая счетчик команд, указатель стека и другие. Одна и таже программа написанная на языке высокого уровня на разных компьтерах будет иметь разные процессы, так у нее будут различные стеки, кучи, адресные области данных и команд. В любой момент времени каждый процесс имеет однозначное состояние, описываемое адреесми регистров процессора, областей кода, данных, кучи и стека, счетчиком ккоманд, указывающего следующую к исполнению команду. Эта информация называется контекстом процесса.То, какие регистры и указатели реально используются процессом зависит от самого процессора и компонент операционной системы, взаимодействующих с ним.

5.2Частным проявлением процесса являются потоки (threads). Потоки порождаются процессом если есть возможность параллельно выполнять различные части программы на томже самом или разных процессорах и устройствах. Потоки это «дочки процесса» (childprocess ). Потоки используют даные и переменные их родного процесса, но имееют свои контекст кода программы и стека.Процессы создаются при выполненииипребразованийпрограммы до машинного кода с использованием составных части операционной системы как компиляторы, драйверы связывания с библиотеками ОС (linking), загрузчики (loading), драйверы файловой системы (запись/чтение на носители),драйверы исполнения (execution). После каждой операции объем программы заметно возрастает, а сама программа получает другое имя расширения – obj, lnk, exe. С этими процеесами мы сталкиваемся каждый раз при «установке» программы.

Процесс представляет собой отдельныйфайл, которыйво время исполнения имеет в памяти свои независимые области для кода и данных. В отличие от него потоки мо­гут пользоваться общими участками кода и данных. Так как множество потоков способ­но размещаться внутри одного EXE-модуля, это позволяет экономить ре­сурсы как внешней, так и внутрен­ней памяти.

Современные управляющие устройства состоят из нескольких вычислительных процессоров, соединенных между собой с помощью шины связи. Например, в програмируемх контроллерах есть основной процессор, но в каждом модуле ввода/вывода (МВА, МВД, МВВА, МВДА и другие) есть свой собственный процессор. Можно заставить программу пытаться паралельно исполнять операции уже на стадии написания программы.

Пара операторных скобок cobeginиcoendприводит к генерации параллельных потоков в рамках многозадачных систем. Для однозадачной системы конечный Х был бы равен 3. Для случая паралельных потоков результат предсказать нельзя. Какая команда выполнится последней таково и будет значение Х.

В период своего существования процесс проходит через ряд дискретных состояний: — выполняется, если в данный момент времени ему выделен ЦП — готов, если он мог бы сразу использовать ЦП, предоставленный в его распоряжение — блокирован, если он ожидает появление какого-либо события

5.3Когда в операционную систему поступает какое то задание на выполнение программы, она создает соответствующие процессы, которые затем устанавливаются в конец списка готовых процессов. Этот процесс постепенно продвигается к головной части списка по мере завершения выполнения предыдущих процессов. Когда процесс окажется первым в списке готовых и когда освобождается ЦП, этому процессу выделяется ЦП, и происходит смена состояния процесса (переходит из состояния готовности в состояние выполнения). Чтобы предотвратить либо монопольный захват ресурсов компьютера каким-то одним процессом, ОС устанавливает в специальном аппаратном таймере прерываний временной интервал, в течении которого любому процессу разрешается занимать ЦП. Если процесс добровольно не освобождает ЦП в течение указанного временного интервала, таймер вырабатывает сигнал прерывания, по которому управление будет передано ОС. После этого ОС переведет ранее выполнявшийся процесс в состояние готовности, а первый процесс списка готовых – в состояние выполнения.

Представителем процесса в ОС является блок управления процессом (дескриптор процесса). Это структура данных, содержащая: идентификатор процесса, приоритет процесса, состояние, указатели памяти, указатели выделенных ресурсов. Когда ОС переключает ЦП с процесса на процесс, она использует области сохранения регистров, предусмотренные в блоке управления процессом, чтобы запомнить информацию, необходимую для рестарта каждого процесса, необходимую при следующем обращении процесса к ЦП.ОС предусматривает следующие операции над процессами: Создание, — Уничтожение, — Возобновление, — Блокирование, — Пробуждение, — Выбор

5.4 Во время выполнения процесса может быть многократно прервана и продолжена его работа. Чтобы возобновить выполнение процесса, необходимо возобновить

контекст процесса, который хранится операциой системой. Еще раз: у процесса есть адресное пространство, содержащее текст программы и данные, есть открытые файлы, дочерние процессы, аварийные сообщения.С другой стороны, это поток команд на исполнение. У этого потока есть свой счетчик команд, свои регистры, с текущими переменными, стек, содержащий истрию выполнения процесса исполняемой программы. Концепция потока добавляет процессу возможность выполнения в одной и той же среде процесса нескольких независимых программ.В ОС нет однозначного соответствия между процессами и программами, т.е. один программный файл может породить несколько параллельно выполняемых процессов, а поток в ходе выполнения может сменить программный файл и начать выполнять другую программу.

Лекция 5. 6.1Понятие ресурса, так же как и понятие процесса, являетсяосновным при рассмотрении операционных систем. Ресурсом называется всякий объект, который может распределяться внутри системы. Ресурсы могут быть разделяемыми, когда несколько процессов могут их исполь­зовать одновременно (в один и тот же момент времени) или параллельно (в течение некоторого интервала времени процессы используют ресурс поперемен­но), а могут быть и неделимыми.

Ресурсами считатся процессорное время, память, каналы ввода/вывода, периферийные устройства. К ресурсам относят и такие объекты, как сообщения и синхросигналы, которыми обмениваются задачи. Операционная система использует ресурсы пу­тем организации к ним очередей запросов. В памяти находятся очередь из несколько процессов, ожидающих процессор, и несколькихпроцессов, готовых использовать другие ресурсы, как только они станут доступными.

Задача (т.е процесс или поток) обращается к супервизору операционной системы — ее центральному управляющему моду­лю, посредством специальных запросов (вызовов и команд) и сообщает о своем тре­бовании. При этом указывается приоритет, вид ресурса и его объем. Приоритет – это целое число, присваиваемое задаче и характеризую­щее ее важность по сравнению с други­ми задачами, выполняемыми в системе. Приоритет используется планировщиком задач для определе­ния того, какая из готовых к работе за­дач должна получить управление. Ресурс выделется задаче, обратившейся к супервизору с запросом, если он свободен и в системе нет запросов от задач более высокого приоритета к этому же ресурсу; Текущий запрос и ранее выданные запросы допускают совместное использование ресурсов; Ресурс используемый задачей низшего приоритета может быть временно отобран (разделяемый ресурс).

Получив запрос, операционная система либо удовлетворяет его и дает управление задаче, выдавшей данный запрос, либо, если ресурс занят, ставит за­дачу в очередь к ресурсу. После окончания работы с ресурсом задача специальным вы­зовомдля супервизора сообщает операционной системе об отказе от ресурса.Операционная система может забирать ресурс сама, по требованию от супервизорадля выполнения какой-либо системной функции.

6.2Виртуальная память.Основная память компьютера ограничена, и если бы ОС располагала лишь ей, то это бы ограничело возможности функциональных приложений. Идея виртуальной памяти заключается в том, чтобы распологать данные на внешнем носителе и иметь адресное пространство с указанием, где лежитиформация о данных вовнешей памяти. Для этого занимаемая процессомпамять разбивается на несколько частей, назыкаемых страницами.Часть страниц находится в ОЗУ, другая часть должна быть на внешней пямяти. Для контроля наличия страницы во внешней памяти процессомвводится специальный бит присутствия, входящий в состав атрибутов страницы в таблице страниц. В тех случаях, когда страница, к которой обращается процесс, не находится в ОЗУ, нужно организовать ее подкачку с внешнего диска через структуру, называемую «виртуальная память». Виртуальная память находится на жестком диске. Она связана с

процессоми имеет адреса нужной информации на внешнем носителе. Каждый процесс получет в своё распоряжение дополнительное адресное пространство.Виртуальная память является логическим представлением расположения информации в памятина внешнем носителе и не является хранилищем самих страниц. Блок управления памятью ( memorymanagementunit, MMU) — компонент аппаратного обеспечения компьютера, отвечающий за управление доступом к памяти, запрашиваемым центральным процессором. Его функции заключаются в трансляции адресов виртуальной памяти в адреса внешней физической памяти.Менеджер памяти откачивает часть данных на вторичное хранилище и указывает это в виртуальной памяти.

В результате процессы используют существенно меньше физической памятиОЗУ, чем им доступно через виртуальную.Как физическая так и виртуальная память делится на части фиксированного размера, называемые страницами (Page). Процессоры х86 делят физическое адресное пространство на страницы размером 5кВ, используя для этого устройство управления памятью MMU (MemoryManagementUnit). При выполнении процесса в физическую память загружаются лишь используемые страницы, остальные же хранятся во вторичной памяти.

Когда процесс обращается по виртуальному адресу, к данным хранящемися в массовой памяти, менеджер памяти загружает требуемую страницу в основную память. Приложения не должны учитывать откачку/подкачку страниц — этим с аппаратной поддержкой занимается менеджер памяти, и весь процесс незаметен для приложений. Для увеличения объема виртуальной памяти необходимо войти в систему с учетной записью «Администратор». Если компьютер подключен к сети, то параметры сетевой политики могут запретить выполнение данной процедуры.

Адресное пространство виртуальной памяти зависит от аппаратной платформы. Так, адресное пространство 32-битных х86 систем составляет 4ГБ. Операционные системы, работающие с этими платформами не могут видить большие объемы ОЗУ, хотя физически память установлена.

Физической памяти (ОЗУ) компьютера должно быть достаточно, чтобы в нее поместились все текущие страницы пользовательских программ. Если основной памяти не хватает, то производительность системы резко падает из-за ошибок страниц и, соответственно постоянного подкачивания страниц.

Ошибка страница (PageFault) — это ситуация, когда процесс обращается по логическому адресу, но соответствующая страница не загружена в основную память. Если возникает ошибка страницы, ОС запускает процедуру управления ошибка страниц, которая блокирует обратившийся по этому адресу процесс, находит во виртуальной вторичной памяти требуемую страницу и загружает её в основную память. Затем процедура управления ошибками обновляет запись страницы физическим адресом и запускает заблокированный процесс, чтобы тот мог возобновить свою работу.

Если в оперативной памяти недостаточно места для создания новой страницы, ОС применяет алгоритм замещения страниц, согласно которому в памяти отыскивается страница, которую в данный момент можно перенести во вторичную память. Выбор страницы для переноса во вторичную память является очень ответственным, поскольку, если будет выбрана страница, которая скоро потребуется, операционной системе скоро вновь придётся решать проблему ошибки страницы и переносить недавно удалённую страницу обратно в основную память. Может случиться, что в системе возникает большое число ошибок страниц, и ОС приходится непрерывно заниматься их подкачкой.

Процессы при этом простаивают в ожидании страниц. Такая ситуация называется пробуксовкой (Thrashing). Это патологическая ситуация, когда ОС тратит большую часть времени на разрешение ошибок страниц, а процессы не могут выполнять свои задачи. Для решения этой проблемы ОС должна сократить число запущенных процессов. Этого можно выполнить блокировкой поцесса и переносом его на жёсткий диск, высвободив при этом место в основной памяти.

Вытеснение процесса. Разработка ядра Linux

Читайте также

Вытеснение и переключение контекста

Вытеснение и переключение контекста Переключение контекста — это переключение от одной, готовой к выполнению задачи к другой. Это переключение производится с помощью функции context_switch(), определенной в файле kernel/sched.c. Данная функция вызывается функцией schedule(), когда новый

Вытеснение пространства пользователя

Вытеснение пространства пользователя Вытеснение пространства пользователя (user preemption) происходит в тот момент, когда ядро собирается возвратить управление режиму пользователя, при этом устанавливается флаг need_resched и, соответственно, активизируется планировщик. Когда

Вытеснение пространства ядра

Вытеснение пространства ядра Ядро операционной системы Linux, в отличие от ядер большинства вариантов ОС Unix, является полностью преемптивным (вытесняемым, preemptible). В непреемптивных ядрах код ядра выполняется до завершения. Иными словами, планировщик не может осуществить

Внутри процесса ILE

Внутри процесса ILE В этом разделе мы заглянем внутрь процесса ILE. Структура процесса ILE сложна, и, подобно многим другим затронутым нами темам, ее описание насыщено таким количеством имен, сокращений и терминов, что может загнать в угол любого специалиста по компьютерам. И

Атрибуты процесса

Атрибуты процесса Процесс в UNIX имеет несколько атрибутов, позволяющих операционной системе эффективно управлять его работой, важнейшие из которых рассмотрены

Идентификаторы процесса

Идентификаторы процесса Вы уже знаете, что каждый процесс характеризуется набором атрибутов и идентификаторов, позволяющих системе управлять его работой. Важнейшими из них являются идентификатор процесса PID и идентификатор родительского процесса PPID. PID является именем

Состояния процесса

Состояния процесса Жизненный цикл процесса может быть разбит на несколько состояний. Переход процесса из одного состояния в другое происходит в зависимости от наступления тех или иных событий в системе. На рис. 3.3 показаны состояния, в которых процесс может находиться с

Контекст процесса

Контекст процесса Каждый процесс UNIX имеет контекст, под которым понимается вся информация, требуемая для описания процесса. Эта информация сохраняется, когда выполнение процесса приостанавливается, и восстанавливается, когда планировщик предоставляет процессу

Создание процесса

Создание процесса Как уже обсуждалось, в UNIX проведена четкая грань между программой и процессом. Каждый процесс в конкретный момент времени выполняет инструкции некоторой программы, которая может быть одной и той же для нескольких процессов.[39] Примером может служить

7.1 СОЗДАНИЕ ПРОЦЕССА

7.1 СОЗДАНИЕ ПРОЦЕССА Единственным способом создания пользователем нового процесса в операционной системе UNIX является выполнение системной функции fork. Процесс, вызывающий функцию fork, называется родительским (процесс-родитель), вновь создаваемый процесс называется

3.2. Жизнь процесса

3.2. Жизнь процесса Таблица процессовС точки зрения ядра процесс представляет собой запись в таблице процессов. Эта запись содержит данные, существующие в течение всего времени жизни процесса, и сведения о его состоянии. Размер таблицы процессов позволяет запускать

7.3.2. Концепции, касающиеся основных средств производственного процесса организации Основные средства производственного процесса организации (ППО)

7.3.2. Концепции, касающиеся основных средств производственного процесса организации Основные средства производственного процесса организации (ППО) Организация устанавливает и сопровождает набор основных средств производственного процесса, как показано на рис. 4.1. К

Механика процесса

Механика процесса Как и ряд других окон редактора Visual Basic, окно Locals по умолчанию закреплено, но может отображаться и в виде свободно перемещаемого окна. Основы использования окон редактора Visual Basic обсуждались в главе 5.Если нужная вам информация не помещается в столбце,

3.1.3. Уничтожение процесса

3.1.3. Уничтожение процесса Для уничтожения процесса предназначена команда kill. Ей достаточно указать идентификатор требуемого процесса.Команда kill посылает процессу сигнал SIGTERM, являющийся запросом на завершение.[10] По умолчанию, если в программе отсутствует обработчик

3.4. Завершение процесса

3.4. Завершение процесса Обычно процесс завершается одним из двух способов: либо выполняющаяся программа вызывает функцию exit(), либо функция main() заканчивается. У каждого процесса есть код завершения — число, возвращаемое родительскому процессу. Этот код передается в

Модель процессов в современных операционных системах и их реализация в оС Linux Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ В СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ В ОС LINUX

УДК 621.03.04

МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ В СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ В ОС LINUX

Д.А. Кирьянов, студент группы ИС 33

Московский государственный университет сервиса, г. Москва

Современные операционные системы, такие как, Linux, *BSD, Solaris и др., предоставляют пользователю несколько фундаментальных концепций, таких как, концепция файла, процесса и т. д.

Понятие процесса является главной сущностью, для которых и создавались компьютеры -для вычислений. Важно различать понятия процесс и программа: программа — это последовательность байт на диске, а процесс является живым результатом выполнения программы.

Процесс состоит из нескольких компонентов:

1. Стек процесса, где хранятся локальные переменные

2. Регистры процессора, в которые загружены ключевые переменные (зависит от архитектуры)

3. Адресное пространство.

4. Ресурсы, такие как дескрипторы открытых файлов, ожидающие на обработку сигналы и т. д.

5. Управляющие структуры ядра ОС.

В некоторых ОС, таких как Microsoft Windows или Sun Solaris, различают еще и, так называемые, легковесные процессы(потоки, lightweight processes). На их поддержание тратится лишняя память ядра.

Linux не различает понятий процесс и поток — каждый новый создаваемый процесс является и потоком.

Создание процессов в Unix-подобных ОС отличается от таких ОС, как Windows. В Linux новый процесс создается путем клонирования уже существующего на два шага. Сначала создается копия родительского процесса, затем в нее загружается адресное пространство нового процесса.

Основная структура в ядре Linux которая соответствует каждому процессу, является task_struct.ё) и т.д.

Процессы могут находиться в нескольких определенных состояниях:

1. TASK_RUNNING

2. TASK_INTERRUPTIBLE

3. TASK_UNINTERRUPTIBLE

4. TASK_STOPPED

5. TASK_ZOMBIE

Процесс находится в состоянии TASK_RUNNING во время выполнения или в очереди выполнения. Состояния TASK_INTERRUPTIBLE и TASK_UNINTERRUPTIBLE применяются во время блокировки( например при ожидании ресурса). TASK_STOPPED наступает при получении процессом сигнала SIGSTOP. И , наконец, TASK_ZOMBIE, наступает при смерти процесса (процесс завершен, но родитель не вызвал функцию sys_wait4())

Чтобы изменить состояние процесса, существует функция set_task_state(). В ядре Linux текущую task_struct выполняющегося процесса, можно получить с помощью макроса current.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ПЛАЗМАТРОНОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ СЕРВИСА

УДК 621.315.61

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ПЛАЗМАТРОНОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ СЕРВИСА.

Поток и процессы в операционной системе, процессоре и программировании

Поток, процесс, задача, операционная система, программа, программирование — это все звенья одной системы. Что такое потоки в процессоре? Что такое процесс в программировании? Что такое потоки и процессы в операционной системе? Эти и другие вопросы часто ставят врасплох начинающих программистов. Во всех этих определениях можно не запутаться, если понимать, о чем идет речь. Сегодня в статье мы разложим все «по полкам» простым и понятным языком.

Процессы и потоки в операционной системе (ОС)

Операционная система появилась намного позже, чем первые компьютеры. А те ОС, которые известны нам сейчас, появились намного позже, чем первые операционные системы. Появление ОС у компьютеров дало возможность перейти от однозадачного режима работы устройств к многозадачному. Потому что операционная система принесла с собой способность параллельно выполнять несколько одновременных задач. Такое определение верно с точки зрения пользователя, но неверно с точки зрения программиста.

Для программиста же операционная система является всего лишь программой или задачей, которую выполняет устройство. ОС имеет «глубокий» доступ к аппаратным системам устройства: процессору, материнской плате, видеокарте, аудиокарте, периферийному оборудованию и т. д., поэтому пользователи считают, что она выполняет несколько задач на компьютере. Хотя она контролирует всего лишь процессы.

Процесс на компьютере — это любое отдельно запущенное приложение. Например, открытый браузер, антивирусная программа, Skype, трей и др. — все это отдельные процессы на компьютере. Каждый отдельный процесс способен существовать отдельно друг от друга. Помимо тех процессов, которые видны пользователю на экране компьютера или которые он запустил самостоятельно, существует множество служебных процессов. Служебные процессы не видны сразу, для того чтобы их увидеть, необходимо как минимум запустить «Диспетчер задач». 

Каждый отдельный процесс потребляет ресурсы устройства. Главная задача любой операционной системы — контроль потребляемых ресурсов компьютера, а также их ограничение и распределение между всеми процессами, которые на них претендуют. Главными ресурсами компьютера являются:

Задачу операционной системы в компьютере мы выяснили. Задачей программиста в этом же контексте является написание такого приложения, которое будет минимально расходовать системные ресурсы, в частности оперативную память и время процессора. Если разрабатывается большое приложение, тогда чем меньше оно потребляет системных ресурсов, тем медленнее оно работает. Поэтому программист большого приложения вынужден постоянно искать компромисс между потреблением ресурсов и производительностью приложения.

Некоторые пользователи могут заметить, что мощность компьютеров постоянно растет, поэтому беспокойство о ресурсах компьютера не несет в себе смысла. Тут нужно отметить, что вместе с мощностью компьютера растет сложность используемых программ, поэтому экономия ресурсов компьютера всегда будет актуальной.

Когда запускается процесс на компьютере, операционная система сразу выделяет для него системные ресурсы, поэтому процесс на компьютере считают владельцем ресурсов. Однако тут есть одна тонкость. Запущенный процесс не исполняет код приложения, поэтому он не потребляет время процессора. Код программы выполняют потоки, поэтому именно им операционная система выделяет время процессора. Потоки тоже создаются операционной системой при создании процесса. Любой поток связан с каким-то процессом, а у любого запущенного процесса может быть несколько потоков.

Что такое потоки в операционной системе и процессоре

Мы выяснили, что процесс в операционной системе является неким объектом, которому выделяются системные ресурсы, но самостоятельно он не выполняет код программы. У одного процесса может быть несколько потоков, которые будут выполняться одновременно и параллельно. Важно отметить, что несколько потоков одного процесса будут выполнять отдельные части кода одной программы.

Объясним просто. Когда на компьютере запущено несколько разных приложений, тогда мы можем считать, что запущено несколько разных процессов. Когда мы запускаем одно приложение на компьютере и внутри него выполняем несколько разных действий, то мы можем предполагать, что они выполняются в разных потоках, но в одном процессе. Например, вы запустили текстовый редактор, тогда запись текста, автоматическое сохранение, проверка орфографии и т. д. могут быть разными потоками одного приложения.

Представим на секунду, сколько процессов может быть одновременно запущено на компьютере? Несколько десятков. А сколько потоков могут быть одновременно запущены на компьютере? Несколько сотен. Установленный процессор чисто физически не справился бы со всеми потоками одновременно. Поэтому в операционной системе существует специальный планировщик процессорных потоков. Суть его работы сводится к тому, чтобы выдавать приоритет каждому отдельному потоку и отправлять на выполнение тот, у которого максимальный приоритет. 

Например, у вас запущен браузер, мессенджер и текстовый редактор на компьютере. Пока вы ищите информацию в браузере, все его потоки будут задействованы, однако потоки мессенджера и редактора будут «приторможены», потому что вы не пользуетесь этими приложениями в данный момент времени. Вы нашли в браузере информацию и решили записать ее в редактор. В этот момент часть потоков браузера «притормаживается», но активируются потоки редактора, а потоки мессенджера пока «спят». Вы пишите в редакторе, и вам приходит сообщение в мессенджер. Вы открываете мессенджер, чтобы ответить. В этот момент потоки браузера и редактора «притормаживаются», но активизируются потоки мессенджера. Здесь принцип распределения потоков описан очень просто, с упущением многих моментов, однако суть распределения изложена верно. Операционная система активирует тот поток, исполнение которого необходимо пользователю в данный момент времени, и останавливает те потоки, которые пользователю пока не нужны.

Получается, что приоритетность потоков является условным свойством, которое может быть передано любому потоку, если пользователю или устройству необходимо его исполнение.

Что такое потоки в процессоре

Может ли исполняться сразу несколько потоков? Конечно. Современные компьютеры имеют продвинутые процессоры, у которых есть по несколько ядер. Каждое отдельное ядро способно обработать минимум один поток. Но производители ядер научились в состав одного ядра внедрять многопоточность, позволяя одному ядру одновременно выполнять несколько потоков: 4, 6, 8, 12 и т. д. Можно умножить это количество возможностей на количество ядер, и тогда несложно посчитать, сколько потоков одновременно могут выполнять ядра.

Однако и тут есть тонкость. Для того чтобы программа выполнялась в несколько потоков, она изначально должна быть на это запрограммирована. То есть программист при разработке программы должен заложить в ней многопоточное исполнение, чтобы код программы мог исполняться параллельно. Если этого не сделать, программа не сможет работать в несколько потоков. Параллельное программирование сложнее однопоточного, поэтому не все программисты применяют такой подход, убегая от трудностей. Распараллеливание программ приводит к их ускорению и повышению их производительности, поэтому все равно за таким программированием будущее. Другой момент, что применение многоядерных компьютеров для вычисления однопоточных программ — это неэффективное использование мощности устройства.

Так что такое потоки в процессоре? Поток в процессоре — это «канал» исполнения потока процесса. Раньше было так: одно ядро имело один поток, а один поток — это выполнение одной команды. Теперь научились делать ядра многопоточными, а это означает, что одно ядро может одновременно выполнять количество команд по числу потоков. Допустим, в одном ядре 4 потока, значит, ядро может выполнить одновременно 4 команды.

Но не нужно путать ядра и потоки. Допустим, мы имеем два компьютера:

  • один с 4 ядрами по 2 потока, то есть всего 8 потоков;

  • второй с 8 ядрами по одному потоку, то есть тоже 8 потоков.

Потоки не равны ядрам, поэтому второй компьютер будет производительней и мощнее. Хотя наличие нескольких потоков в одном ядре тоже улучшает производительность. Разницу между количеством потоков и количеством ядер можно оценить по следующей ситуации. Допустим, у нас есть куча кирпичей. Мы можем переносить ее одно рукой (один поток), а можем переносить двумя руками (двумя потоками). Две руки быстрее, чем одна, но человек-то все равно один, а значит, быстрее устанет. Лучше переносить кирпичи одной рукой, но в два человека, чем двумя руками, но одним человеком.

Заключение

Что такое потоки в процессоре? Это «каналы» для одновременного исполнения команд. Чем больше потоков, тем больше команд может обработать процессор, а значит, многопоточная программа будет работать быстрее.

Что такое процесс в ОС? Простыми словами, процессом в операционной системе является каждое отдельно запущенное приложение. Процессы в ОС не взаимосвязаны, поэтому могут работать по отдельности.

Что такое поток в программировании? Это возможность разрабатываемой программы работать параллельно в несколько «веток» (потоков). Потоки в программировании взаимосвязаны. Потоки одной программы не могут работать отдельно друг от друга.

Потоки, процессы, задачи являются очень интересной и обширной темой. Сегодня мы лишь приоткрыли занавес по этой тематике, чтобы вы имели представление об этих терминах.

Операционная система — планирование процессов

Планирование процессов — это деятельность диспетчера процессов, которая обрабатывает удаление запущенного процесса из ЦП и выбор другого процесса на основе конкретной стратегии.

Планирование процессов является неотъемлемой частью многопрограммных операционных систем. Такие операционные системы позволяют загружать в исполняемую память более одного процесса за один раз, и загруженный процесс совместно использует ЦП, используя временное мультиплексирование.

Очереди планирования процессов

ОС поддерживает все печатные платы в очередях планирования процессов. ОС поддерживает отдельную очередь для каждого из состояний процессов, а печатные платы всех процессов в одном и том же состоянии выполнения помещаются в одну и ту же очередь. Когда состояние процесса изменяется, его печатная плата отсоединяется от текущей очереди и перемещается в новую очередь состояний.

Операционная система поддерживает следующие важные очереди планирования процессов:

  • Очередь заданий — в этой очереди хранятся все процессы в системе.

  • Готовая очередь — эта очередь хранит набор всех процессов, находящихся в основной памяти, готовых и ожидающих выполнения. Новый процесс всегда помещается в эту очередь.

  • Очереди устройства — процессы, которые заблокированы из-за недоступности устройства ввода-вывода, составляют эту очередь.

Очередь заданий — в этой очереди хранятся все процессы в системе.

Готовая очередь — эта очередь хранит набор всех процессов, находящихся в основной памяти, готовых и ожидающих выполнения. Новый процесс всегда помещается в эту очередь.

Очереди устройства — процессы, которые заблокированы из-за недоступности устройства ввода-вывода, составляют эту очередь.

ОС может использовать разные политики для управления каждой очередью (FIFO, Round Robin, Priority и т. Д.). Планировщик ОС определяет, как перемещать процессы между готовыми и запущенными очередями, которые могут иметь только одну запись на процессорное ядро ​​в системе; на приведенной выше диаграмме он был объединен с процессором.

Модель двух состояний

Модель процесса с двумя состояниями относится к рабочим и неработающим состояниям, которые описаны ниже —

SN Состояние и описание
1

Бег

Когда создается новый процесс, он входит в систему как в рабочем состоянии.

2

Не бегать

Процессы, которые не запущены, остаются в очереди, ожидая своей очереди на выполнение. Каждая запись в очереди является указателем на определенный процесс. Очередь реализуется с помощью связанного списка. Использование диспетчера заключается в следующем. Когда процесс прерывается, этот процесс передается в очередь ожидания. Если процесс завершен или прерван, процесс отбрасывается. В любом случае диспетчер затем выбирает процесс из очереди для выполнения.

Бег

Когда создается новый процесс, он входит в систему как в рабочем состоянии.

Не бегать

Процессы, которые не запущены, остаются в очереди, ожидая своей очереди на выполнение. Каждая запись в очереди является указателем на определенный процесс. Очередь реализуется с помощью связанного списка. Использование диспетчера заключается в следующем. Когда процесс прерывается, этот процесс передается в очередь ожидания. Если процесс завершен или прерван, процесс отбрасывается. В любом случае диспетчер затем выбирает процесс из очереди для выполнения.

Планировщики

Планировщики — это специальное системное программное обеспечение, которое обрабатывает планирование процессов различными способами. Их основная задача — выбрать задания для отправки в систему и решить, какой процесс запустить. Планировщики бывают трех типов —

  • Долгосрочный планировщик
  • Краткосрочный планировщик
  • Среднесрочный планировщик

Долгосрочный планировщик

Это также называется планировщиком заданий . Долгосрочный планировщик определяет, какие программы допущены в систему для обработки. Он выбирает процессы из очереди и загружает их в память для выполнения. Процесс загружается в память для планирования ЦП.

Основной целью планировщика заданий является обеспечение сбалансированного сочетания заданий, таких как привязка ввода-вывода и привязка процессора. Он также контролирует степень мультипрограммирования. Если степень мультипрограммирования стабильна, то средняя скорость создания процесса должна быть равна средней скорости вылета процессов, покидающих систему.

В некоторых системах долгосрочный планировщик может быть недоступен или минимален. Операционные системы с разделением времени не имеют долгосрочного планировщика. Когда процесс меняет состояние с нового на готовое, тогда используется долгосрочный планировщик.

Краткосрочный планировщик

Он также называется планировщиком ЦП . Его основная цель — повысить производительность системы в соответствии с выбранным набором критериев. Это изменение состояния готовности в рабочее состояние процесса. Планировщик ЦП выбирает процесс среди процессов, готовых к выполнению, и выделяет ЦП одному из них.

Краткосрочные планировщики, также известные как диспетчеры, принимают решение о том, какой процесс выполнять дальше. Краткосрочные планировщики быстрее, чем долгосрочные.

Среднесрочный планировщик

Среднесрочное планирование является частью обмена . Удаляет процессы из памяти. Это уменьшает степень мультипрограммирования. Среднесрочный планировщик отвечает за обработку замененных процессов.

Работающий процесс может быть приостановлен, если он сделает запрос ввода-вывода. Приостановленные процессы не могут достичь прогресса. В этом случае, чтобы удалить процесс из памяти и освободить место для других процессов, приостановленный процесс перемещается во вторичное хранилище. Этот процесс называется обменом , а процесс называется обмен или выкатывание. Обмен может быть необходимым для улучшения технологического процесса.

Сравнение среди Планировщика

SN Долгосрочный планировщик Краткосрочный планировщик Среднесрочный планировщик
1 Это планировщик работы Это планировщик процессора Это планировщик обмена процессами.
2 Скорость меньше, чем краткосрочный планировщик Скорость самая быстрая среди двух других Скорость находится между краткосрочным и долгосрочным планировщиком.
3 Контролирует степень мультипрограммирования Это обеспечивает меньший контроль над степенью мультипрограммирования Это уменьшает степень мультипрограммирования.
4 Она практически отсутствует или минимальна по времени Это также минимальная система разделения времени Это часть систем разделения времени.
5 Он выбирает процессы из пула и загружает их в память для выполнения Он выбирает те процессы, которые готовы выполнить Это может повторно ввести процесс в память, и выполнение может быть продолжено.

Переключение контекста

Переключение контекста — это механизм для сохранения и восстановления состояния или контекста ЦП в блоке управления процессом, так что выполнение процесса может быть возобновлено с той же точки в более позднее время. Используя эту технику, переключатель контекста позволяет нескольким процессам совместно использовать один ЦП. Переключение контекста является неотъемлемой частью функций многозадачной операционной системы.

Когда планировщик переключает ЦП с выполнения одного процесса на выполнение другого, состояние текущего запущенного процесса сохраняется в блоке управления процессом. После этого состояние следующего процесса загружается с его собственной печатной платы и используется для настройки ПК, регистров и т. Д. В этот момент может начаться выполнение второго процесса.

Переключение контекста требует значительных вычислительных ресурсов, поскольку регистр и состояние памяти должны быть сохранены и восстановлены. Чтобы избежать количества времени переключения контекста, некоторые аппаратные системы используют два или более набора регистров процессора. Когда процесс переключается, следующая информация сохраняется для последующего использования.

19

19.                 Создание процессов (действия, выполняемые ОС).

 

Создать процесс — это прежде всего означает создать описатель процесса, в качестве которого выступает одна или несколько информационных структур, содержащих все сведения о процессе,, необходимые операционной системе для управления им. В число таких сведений могут входить, например, идентификатор процесса, данные о расположении в памяти исполняемого модуля, степень привилегированности процесса (приоритет и права доступа) и т. п.

Создание описателя процесса знаменует собой появление в системе еще одного претендента на вычислительные ресурсы. Начиная с этого момента при распределении ресурсов ОС должна принимать во внимание потребности нового процесса.

Создание процесса включает загрузку кодов и данных исполняемой программы данного процесса с диска в оперативную память. Для этого ОС должна обнаружить местоположение такой программы на диске, перераспределить оперативную память и выделить память исполняемой программе нового процесса. Затем необходимо считать программу в выделенные для нее участки памяти и, возможно, изменить параметры программы в зависимости от размещения в памяти. В системах с виртуальной памятью в начальный момент может загружаться только часть кодов и данных процесса, с тем чтобы «подкачивать» остальные по мере необходимости. Существуют системы, в которых на этапе создания процесса не требуется непременно загружать коды и данные в оперативную память, вместо этого исполняемый модуль копируется из того каталога файловой системы, в котором он изначально находился, в область подкачки — специальную область диска, отведенную для хранения кодов и данных процессов. При выполнении всех этих действий подсистема управления процессами тесно взаимодействует с подсистемой управления памятью и файловой системой.

В многопоточной системе при создании процесса ОС создает для каждого процесса как минимум один поток выполнения. При создании потока так же, как и при создании процесса, операционная система генерирует специальную информационную структуру — описатель потока, который содержит идентификатор потока, данные о правах доступа и приоритете, о состоянии потока и другую информацию. В исходном состоянии поток (или процесс, если речь идет о системе, в которой понятие «поток» не определяется) находится в приостановленном состоянии. Момент выборки потока на выполнение осуществляется в соответствии с принятым в данной системе правилом предоставления процессорного времени и с учетом всех существующих в данный момент потоков и процессов. В случае если коды и данные процесса находятся в области подкачки, необходимым условием активизации потока процесса является также наличие места в оперативной памяти для загрузки его исполняемого модуля.

Во многих системах поток может обратиться к ОС с запросом на создание так называемых потоков-потомков. В разных ОС по-разному строятся отношения между потоками-потомками и их родителями. Например, в одних ОС выполнение родительского потока синхронизируется с его потомками, в частности после завершения родительского потока ОС может снимать с выполнения всех его потомков. В других системах потоки-потомки могут выполняться асинхронно по отношению к родительскому потоку. Потомки, как правило, наследуют многие свойства родительских потоков. Во многих системах порождение потомков является основным механизмом создания процессов и потоков.

При управлении процессами операционная система использует два основных типа информационных структур: дескриптор процесса и контекст процесса. Дескриптор процесса содержит такую информацию о процессе, которая необходима ядру в течение всего жизненного цикла процесса независимо от того, находится он в активном или пассивном состоянии, находится образ процесса в оперативной памяти или выгружен на диск. (Образом процесса называется совокупность его кодов и данных.)

 

Технически, почему процессы в Erlang более эффективны, чем потоки ОС?

Эрланговские процессы соответствуют (приблизительно) зеленым нитям на других языках; нет никакого принудительного разделения между процессами. (Возможно, существует разделение по языку, но это меньшая защита, несмотря на то, что Эрланг выполняет лучшую работу, чем большинство.) Поскольку они намного легче, их можно использовать гораздо шире.

Потоки ОС, с другой стороны, могут быть просто запланированы на разные ядра ЦП и (в основном) способны поддерживать независимую обработку, связанную с ЦП. Процессы ОС похожи на потоки ОС, но с гораздо более сильным разделением на основе ОС. Цена этих возможностей заключается в том, что потоки ОС и (тем более) процессы стоят дороже.


Еще один способ понять разницу заключается в следующем. Предположим, что вы собираетесь написать реализацию Erlang поверх JVM (не очень сумасшедшее предложение), тогда вы сделаете каждый процесс Erlang объектом с некоторым состоянием. Затем у вас будет пул экземпляров Thread (обычно измеряемый в соответствии с количеством ядер в вашей хост-системе; это настраиваемый параметр в реальных средах исполнения Erlang, кстати), которые запускают процессы Erlang. В свою очередь, это распределит работу, которая должна быть сделана, по реальным доступным системным ресурсам. Это довольно аккуратный способ ведения дел, но полностьюна факте, что каждый отдельный процесс Эрланга не делает очень много. Это нормально, конечно; Erlang структурирован так, чтобы не требовать, чтобы эти отдельные процессы были тяжеловесными, поскольку весь их ансамбль выполняет программу.

Во многих отношениях настоящая проблема заключается в терминологии. То, что Эрланг называет процессами (и которые строго соответствуют одному и тому же понятию в CSP, CCS и особенно π-исчислении), просто не совпадает с тем, что языки с наследием C (включая C ++, Java, C # и многие другие) называют процесс или поток. Есть некоторые сходства (все включают некоторое понятие параллельного выполнения), но определенно нет эквивалентности. Так что будьте осторожны, когда кто-то говорит вам «процесс»; они могут понять, что это означает что-то совершенно другое …

Жизненный цикл осы — NBC Environment

Жизненный цикл колонии ос начинается ранней весной с появлением новой королевы осы и заканчивается зимой со смертью королевы колонии. Каждая колония ос имеет одну и ту же кастовую систему: одна оса-королева-откладывающая яйца, стерильные осы-самки и осы-самцы.

Весна — начало новой колонии

  • Плодовитые королевы ос выходят из зимней спячки в поисках подходящего места для постройки гнезда.
  • Каждая оса проходит полную метаморфозу от яйца, личинки, куколки до взрослой осы в ячейке гнезда.

    Гнезда ос сделаны из жевательной древесины, смешанной с их собственной слюной, известной как древесная масса. Королева строит несколько ячеек и откладывает в них яйца, которые она выращивает, чтобы стать ее первыми рабочими осами. Эти осы берут на себя процесс строительства гнезда, выращивают молодняк и корм для растущей колонии.

  • Матка становится постоянной яйцекладкой и производит 200-300 яиц в день. Она также выпускает феромоны, чтобы сохранить единство колонии.

Лето — расширение колонии
  • Колония и гнездо растут быстрыми темпами — весной в гнезде около 5000 ос, а в разгар лета может быть до 10 000 ос!
  • Гнездо вырастает из размера мяча для гольфа до футбольного мяча по мере увеличения количества насекомых в колонии (осы могут строить свое гнездо любой формы, чтобы соответствовать доступному пространству).

Позднее лето Кульминация колонии
  • К концу лета рост колонии достиг пика, и матка откладывает яйца, которые превращаются в новых маток и плодовитых самцов ос.

Осень — упадок колонии
  • По мере того, как погода остывает, существующая королева достигает конца своей жизни, и социальная структура в колонии начинает разрушаться.
  • Оставшиеся осы не привязаны к гнезду и питаются сладкой пищей, например тухлыми фруктами и, в некоторых случаях, вашим обедом!
  • Новые королевы покидают гнездо и оплодотворяются самцами ос, прежде чем найти место для зимовки до следующего года.

Поздняя осень / зима — конец колонии
  • Все гнездо и колония умирают.

Если у вас есть проблема с осами, прочтите нашу статью «Как избавиться от осиного гнезда» или свяжитесь с нашей службой по удалению осиного гнезда.

Как размножаются осы? Они откладывают яйца?

Как размножаются осы? Когда им слишком холодно?

Ах, птицы и пчелы говорят… на этот раз о WASPS!

Каков жизненный цикл осы?

Поскольку существует множество различных видов ос, идентифицировано 30 000 видов, на самом деле, давайте сосредоточимся на одном, восточном желтом пиджаке — Vespula maculifrons.Эта социальная оса с черно-желтыми полосами, которую легко идентифицировать, приставала ко многим пикникам и барбекю на заднем дворе, так как она любит сладкую, сладкую пищу.

Жизненный цикл желтой куртки начинается с фертильной королевы, которая строит гнездо и использует сохраненную сперму для создания рабочих ос. Эти рабочие продолжают строительство колонии и умирают в конце лета. Жизненный цикл продолжается, когда вновь созданные королевы зимуют в спячке, чтобы следующей весной снова начать свой жизненный цикл.

Этот жизненный цикл типичен для социальных ос, таких как наш друг, желтый пиджак.К другим социальным осам относятся бумажные осы и шершни. Знаете ли вы, что у Best Bee Brothers есть средство защиты от бумажных ос от строительства ульев на вашем заднем дворе? Ознакомьтесь с ульем для защиты от ос, чтобы найти экологически безопасное решение.

Когда сезон спаривания ос?

Теперь, когда мы знаем жизненный цикл, давайте поговорим о брачном поведении. Примерно в конце лета у королевы начинает кончаться та сохраненная сперма, о которой мы упоминали. Ей нужно найти самцов для спаривания. Таким образом, она перестает откладывать яйца, которые превращаются в неоплодотворенных самок, и начинает откладывать особые яйца, которые станут новыми матками и молодыми самцами.Эти молодые самцы нацелены на поиск новых маток. После спаривания самцы отмирают в процессе, известном как суицидальное размножение — yikes.

Хорошо, но как осы спариваются?

Возможно, вы знаете, что многие пчелы спариваются в полете, но осы бывают разные. Королевы, как правило, спариваются с трутнями-самцами на земле, рядом с их гнездами. Мужчина приземляется на женщину, чтобы отложить свою сперму. Она может спариться с несколькими самцами, чтобы восполнить запасы ос в следующем году.

Фото: wenatcheenaturalist.com

Когда осень сменяется зимой… Что происходит с осами, когда им слишком холодно, чтобы выжить?

Девиз ос — не выживание сильнейшего; это выживание королевы. Все члены колонии ос делают все возможное, чтобы королева оставалась в живых и откладывала яйца в теплую погоду. Однако для остальных ос зимой перспективы не самые лучшие. Так что, если вы обнаружите осу в своем доме зимой или там, где солнце согревает участок земли, когда весной тает снег, скорее всего, это королева.Остальная часть колонии умерла поздней осенью. Прежде чем они умрут, их можно найти везде, где есть еда, особенно сладкая. Этот поиск пищи приводит их к частому, а иногда и слишком тесному контакту с нами. Официально становится слишком холодно, когда высокая температура опускается ниже 45 градусов по Фаренгейту в течение 5-7-дневного периода.

Значит, нам придется разделить с осами нашу весну, лето и осень. Эти надоедливые насекомые играют важную роль в экосистеме. Исследователи обнаружили, что осы являются недооцененными опылителями и играют важную роль в качестве естественных хищников вредителей, которые уничтожают важные продовольственные культуры, такие как тли и гусеницы.Но их репутация агрессивных и способных многократно ужалить может причинить им неудобство, когда осы строят свой дом слишком близко к вашему. С нашими нетоксичными ловушками для ос из стекла вы можете избавиться от вредных химикатов и бороться с осами в вашем доме, не нанося вреда окружающей среде. И они тоже хорошо выглядят! Ознакомьтесь с нашими ловушками для стеклянных ос на сайте www.bestbeebrothers.com. Более подробную информацию о борьбе с осами и их удалении можно найти в статье Как избавиться от ос.


    1. «Wasps», National Geographic, по состоянию на 30 сентября 2021 г.
    2. Уильям Майкл Худ, «Yellow Jackets», Cooperative Extension, Clemson University, по состоянию на 30 сентября 2021 г., https://www.clemson.edu/extension/beekeepers/fact-sheets-publications/yellow-jackets.html.
    3. Дональд Льюис, «Зимовавшие осы», Новости садоводства и домашних вредителей, Университет штата Айова, по состоянию на 13 марта 2021 г., https://hortnews.extension.iastate.edu/1992/4-29-1992/wasp.html.
    4. Фил Никсон, «Yellowjackets», Информационный бюллетень по домашним, дворовым и садовым вредителям, Расширение Иллинойского университета, 29 сентября 2004 г., http: // hyg.ipm.illinois.edu/pastpest/200418e.html.
    5. Университетский колледж Лондона, «Осы ценны для экосистем, экономики и здоровья человека (как и пчелы)», ScienceDaily, 30 апреля 2021 г., https://www.sciencedaily.com/releases/2021/04/210430093209.htm

Красная оса Факты и информация

Внешний вид

  • Размер: Красные осы имеют длину около дюйма.

  • Цвет: У них красное тело с темными, пурпурно-черными крыльями.

Поведение

Красные осы активны днем ​​и возвращаются в свои гнезда ночью. Сезонная активность продолжается, когда погода становится теплой.

Диета

Красные осы питаются нектаром. Золотарник — излюбленный источник пищи этих ос.

Среда обитания

Эти осы вьют гнезда на открытых участках:

Взрослые рабочие и самцы питаются нектаром, с которого собирают:

  • Цветы

  • Отходы сладких пищевых продуктов

  • Емкости для сладких жидкостей

Строительство гнезда

К гнездам прикрепляется небольшой стержень, на котором держится множество ячеек гнезда.Их гнезда обычно содержат более 800 ос. Красные осы не используют повторно гнезда. Их гнезда представляют собой структуры, похожие на бумагу, сделанные из:

  • Разжеванного растительного сырья

  • Слюна осы

  • Древесина

Колонии

Строительство колонии начинается весной, когда спариваемая самка выходит из защищенной зимовки. сайт, чтобы найти место для постройки гнезда. Осы — полезные насекомые, потому что они ловят и кормят многих важных насекомых-вредителей своим товарищам по колонии.Уничтожение колонии должно производиться только тогда, когда есть вероятность, что люди или домашние животные могут быть ужалены.

Поскольку красные осы являются социальными насекомыми, их колонии содержат три типа особей:

  • Фертильные королевы

  • Самцы

  • Бесплодные рабочие

Географический ареал

Красные осы встречаются повсюду в центральной и восточной частях страны. части жизненного цикла США

  1. Яйца: Плодовитые королевы красных ос откладывают яйца в каждой ячейке гнезда.

  2. Личинки: Эти яйца вылупляются, в результате чего личинки (стадия личинки) кормятся жевательными частями тела других насекомых.

  3. Куколки: Когда личинки и куколки завершают свою фазу жизненного цикла, они становятся взрослыми.

  4. Взрослые: Взрослые заботятся о своих личинках и защищают свои гнезда, позволяя фертильным маткам откладывать больше яиц. В конце лета или в начале осени рабочие начинают отмирать, и репродуктивные самцы и самки покидают свои гнезда, чтобы спариться.После спаривания самцы умирают, а оплодотворенные самки находят защищенное место для перезимовки и следующей весной начинают свои колонии.

Жизненный цикл осы-паразито — Центр научного обучения

Появившиеся осы вызывают всевозможные проблемы для людей и местных видов, но знаете ли вы, что в Новой Зеландии есть местные осы?

Что такое родная оса?

Наши местные осы сильно отличаются от общепринятого представления о том, что такое оса. Во-первых, они не живут в социальных гнездах, как агрессивные желтые куртки и бумажные осы, которые изводят наши кусты и города.Во-вторых, они не ужалиют людей и не вызывают опасные аллергические реакции. В-третьих, у нас есть около 2500 видов местных ос по сравнению с пятью или около того видами интродуцированных социальных ос.

Осы-паразитоиды

Наши местные осы классифицируются как осы-паразитоиды. Паразитоид — это организм, который частично своего развития питается живым хозяином, но, в отличие от паразита, паразитоид в конечном итоге убивает своего хозяина. Некоторые виды паразитоидных ос развиваются внутри яиц других беспозвоночных или, реже, другие развиваются внутри взрослого хозяина.Большинство личинок паразитоидных ос развиваются на личинках других насекомых, особенно бабочек, мух и жуков. Каждый вид осы обычно развивается на небольшом количестве видов, но некоторые ограничиваются одним видом хозяев, а другие являются универсальными, развиваясь в большом количестве хозяев.

Жизненный цикл паразитоида

Жизненный цикл осы-паразитоида начинается с того, что самка осы ищет хозяина своими усиками. Найдя подходящего хозяина, она использует свой яйцеклад, похожий на жало придаток на животе, чтобы отложить яйцо.Некоторые осы даже используют свои яйцеклады, чтобы просверлить кору или растительную ткань, чтобы добраться до хозяев, живущих внутри дерева или растения.

Некоторые паразитоидные осы откладывают яйца снаружи хозяина, в то время как другие пронзают хозяина своим яйцекладом, чтобы ввести яйцо внутри него. Яйцо осы сжимается в длинную тонкую форму, когда оно проходит по яйцекладу, но вскоре оно снова принимает форму, оказавшись внутри хозяина. Специальные приспособления, в том числе смесь вирусов, введенных матерью, позволяют яйцу осы противостоять иммунной системе хозяина.

Как только яйцо осы вылупляется, появляется личинка и начинает питаться хозяином. Личинка осы, живущая внутри хозяина, иногда будет питаться выборочно, чтобы обеспечить как можно более долгую жизнь хозяину, обеспечивая теплое уютное место для развития личинки осы. В конце концов, это кормление убивает хозяина, и личинка осы формирует куколку. Через некоторое время из куколки вылезает взрослая оса и улетает, чтобы найти себе пару и начать процесс заново.

Полезные осы

Поскольку осы-паразитоиды убивают своих хозяев, они могут быть полезны для биоконтроля — практики использования полезных видов для управления воздействием вредителей.Ученые могут отправиться в естественный ареал завезенного вредителя для поиска там естественных врагов. Как только они обнаружат естественного врага, им необходимо тщательно проверить, как он может реагировать на местные виды в Новой Зеландии. Это называется тестированием в диапазоне хозяев, и это требование закона, прежде чем новый вид может быть выпущен в качестве агента биоконтроля в Новой Зеландии.

Несколько паразитоидных ос были успешно завезены в Новую Зеландию для борьбы с вредителями. Одним из них является гигантский паразит осы сирекс Megarhyssa nortoni .Эта огромная оса была завезена Лесной службой Новой Зеландии в 1960-х годах из Северной Америки. Как следует из названия, он атакует личинок лесных ос сирексов, которые наносят ущерб сосновым насаждениям, зарываясь в деревья и заражая их грибами. Этот вид теперь можно встретить в регионах Окленд, Вайкато, Залив Пленти, Хокс-Бей и Нельсон, где он обеспечивает хороший контроль над лесными осами. Ирландская паразитоидная оса также сыграла важную роль в борьбе с долгоносиком из корня клевера на молочных фермах.

Связанное содержание

Мы много слышим о различных ошибках, используемых для биоконтроля, но откуда они берутся? Bioforce — новозеландская компания, которая занимается разведением и поставкой полезных насекомых, в том числе ос. В соответствующем видео через 4 минуты 26 секунд вы наблюдаете, как интродуцированная паразитоидная оса Encarsia formosa вводит яйца личинкам белокрылки и взрослую особь Encarsia formosa , выходящую из почерневших личинок белокрылки.

В 2006 году крошечная ирландская оса была выпущена на волю с целью помочь бороться с долгоносиком из корня клевера — вредителем, опустошающим пастбища.

Для получения общей информации о биологических средствах контроля прочтите «Биоконтроль».

Интродуцированные виды ос представляют реальную проблему для биоразнообразия Новой Зеландии. В статье «Необходимые меры по решению проблемы ос в Новой Зеландии» приводится информация о том, как немецкие и обыкновенные осы прибыли в Новую Зеландию, и о некоторых рисках, которые они представляют. Злая оса против голодного муравья рассказывает увлекательную историю о поведении ос и может объяснить, почему они так широко распространены и агрессивны.

Не все осы плохие парни.В Новой Зеландии есть местные осы, которые помогают бороться с гусеницами вредителей. Прочтите об этих маленьких, коротких и толстых насекомых среди ос Средиземья.

Взгляните поближе на то, как насекомые используют свои усики для обоняния — еще одна статья, написанная Томом Сондерсом.

Деятельность учащихся

В нашем плане раздела «Биоконтроль в действии» студенты проводят практическое исследование, чтобы помочь ученым AgResearch отслеживать распространение крошечной осы и ее успех в качестве агента биоконтроля долгоносику из корня клевера.Это может быть адаптировано для других агентов биоконтроля.

Полезная ссылка

Посетите нашу доску Pinterest, посвященную осам и / или ошибкам, со ссылками на ресурсы и мероприятиями сообщества.

Программа моделирования анализа качества воды (WASP)

На этой странице:

Программа моделирования анализа качества воды (WASP) является усовершенствованием оригинальной WASP (Ди Торо и др., 1983; Коннолли и Винфилд, 1984; Амброуз, Р. Б. и др., 1988).Эта модель помогает пользователям интерпретировать и прогнозировать реакцию качества воды на природные явления и антропогенное загрязнение при принятии различных решений по управлению загрязнением. WASP — это программа динамического моделирования отсеков для водных систем, включая толщу воды и нижележащий бентос.

WASP позволяет пользователю исследовать одно-, двух- и трехмерные системы и различные типы загрязнителей. Переменные состояния для данных модулей приведены в таблице ниже. В модели представлены изменяющиеся во времени процессы адвекции, диспергирования, точечного и диффузного массового нагружения и пограничного обмена.WASP также может быть связан с гидродинамическими моделями и моделями переноса наносов, которые могут обеспечивать потоки, глубинные скорости, температуру, соленость и потоки наносов. Этот выпуск WASP содержит включение модели диагенеза отложений, связанной с подмоделью Advanced Eutrophication, которая предсказывала потребность донных отложений в кислороде и потоки питательных веществ из нижележащих отложений.

WASP — одна из наиболее широко используемых моделей качества воды в США и во всем мире. Благодаря возможностям моделей работать с несколькими типами загрязнителей, он широко применяется при разработке общих максимальных суточных нагрузок (TMDL).WASP имеет возможность связываться с гидродинамическими моделями и моделями водоразделов, что позволяет проводить многолетний анализ в различных метеорологических и экологических условиях. WASP был применен ко всем основным эстуариям Флориды, где он был связан с гидродинамической моделью и моделью водораздела, моделирующей 12 непрерывных лет, чтобы помочь Агентству по охране окружающей среды США в разработке числовых критериев питательных веществ. Другие примеры его использования:

  • эвтрофикация Тампа-Бэй, Флорида;
  • погрузка фосфора в озеро Окичоби, Флорида;
  • эвтрофикация устья реки Нойз, Северная Каролина;
  • эвтрофикация Река Куза и водохранилища, Алабама;
  • Загрязнение Великих озер ПХБ;
  • эвтрофикация Потомакского лимана;
  • загрязнение кепоном устья реки Джеймс;
  • летучие органические загрязнения устья Делавэра;
  • загрязнение тяжелыми металлами реки Дип, Северная Каролина; и
  • ртути в реке Саванна, Джорджия.

Препроцессор WASP

Препроцессор данных позволяет быстро разрабатывать входные наборы данных. Возможность переноса данных в модель так же проста, как вырезание и вставка или запрос из базы данных. Препроцессор предоставляет подробные описания всех параметров модели и кинетических констант. Связывание WASP с гидродинамическими моделями так же просто, как указание на файл гидродинамической связи.

  • Импорт временных рядов из WRDB, электронной таблицы, текстовых файлов
  • Автоматический импорт информации интерфейса гидродинамической модели
  • Поддержка нескольких сеансов
  • Диагностика наработки

Постпроцессор

Постпроцессор (MOVEM) обеспечивает эффективный метод просмотра прогнозов модели и сравнения их с полевыми данными для калибровки.MOVEM может отображать результаты всех моделей WASP, а также других. MOVEM позволяет разработчику моделей отображать результаты в двух графических форматах:

  1. Пространственная сетка. двухмерное изображение модельной сети отображается в окне, где модельная сеть закрашена цветом на основе прогнозируемой концентрации.
  2. x / y Plots — генерирует линейный график x / y предсказанных и / или наблюдаемых результатов модели в окне.

Нет ограничений на количество графиков x / y, пространственных сеток или даже файлов результатов модели, которые пользователь может использовать в сеансе.Отдельные окна создаются для каждой пространственной сетки или графика x / y, созданного пользователем.

Информация о модели WASP

Текущая версия 8,32
Дата выпуска 2 апреля 2019
Операционная система Ранние версии Windows, 64-битная Windows 7 или выше, Mac OSX, Linux Ubuntu
Целевая аудитория Инженеры-экологи / ученые, регулирующие органы
Ключевые слова водная биология, оценка, соответствие, сбросы, воздействие на окружающую среду, гидрология, металлы, НПВ, NPDES, точечный источник (и), поверхностные воды, испытания / анализ, TMDL
СМИ Поверхностные воды
Типы загрязнителей Обычные загрязнители (азот, фосфор, растворенный кислород, БПК, потребность осадка в кислороде, водоросли, перифитон), органические химические вещества, металлы, ртуть, патогены, температура
Тип файла / приоритет Имя файла / Формат / Размер Описание файла

Информация о загрузке файла

Установить / Требуется WASP8 Загрузить Все установщики WASP перечислены ниже.Существует 64-битный установщик Windows, 64-битный Mac OS X (Yosemite или выше), 64-битный Linux (построен на Ubuntu). Вам необходимо знать, как устанавливать программное обеспечение в вашей целевой операционной системе.

Контактная информация

Пожалуйста, свяжитесь с Тимом Вулом ([email protected]) с вопросами или комментариями по WASP.

Семинар

Регион 4 Агентства по охране окружающей среды США и Национальная рабочая группа по моделированию качества воды проведут дополнительные 5-дневные семинары по принципам / моделированию качества воды с использованием Программы моделирования анализа качества воды (WASP) в этом разделе.

Cicada Killer Wasps | Смитсоновский институт

ЗАКАЗ: Hymenoptera СЕМЕЙСТВО: Sphecidae РОД: Sphecius ВИД: speciosus

Описание: Убийцы цикад — большие осы, примерно два дюйма в длину. Они черные или темно-коричневые, с красочными желтыми отметинами на нескольких сегментах брюшка. Их крылья янтарные.

Распространение: Убийцы цикад (Sphecius speciosus) обитают на востоке США, к востоку от Скалистых гор. В Соединенных Штатах есть несколько видов рода Sphecius , а на западе Соединенных Штатов вид, известный как Sphecius convallis, , называется Western Cicada Killer. Это самая большая оса в Калифорнии. Цикады-убийцы появляются взрослыми в конце июня или в июле, и в основном их можно увидеть, посещая цветы или роя норы в песчаной или легкой почве.В Вашингтоне, округ Колумбия, их обычно можно увидеть в июле на Национальной аллее.

Жизненный цикл: Этот вид гнездится в земле и вырабатывает свое гнездо цикад. Как и у многих видов насекомых, самцы сначала появляются как взрослые, а спаривание происходит, когда взрослые самки выходят из почвы. После спаривания самки выбирают участок и роют нору. Любимые места — набережные, тротуары и обочины. Обычно газоны выбирают в населенных пунктах.Почву или песок сначала разрыхляют передними лапами, затем вычерпывают из ямы ее средними и задними лапами. Иногда самка входит в нору и выталкивает почву головой и передними лапами. Самки зарываются в почву примерно на десять дюймов с каналом примерно в полдюйма. В конце норы вырыты овальные камеры, достаточно большие, чтобы вместить несколько отдельных цикад. Затем самка ищет цикаду на деревьях, по-видимому, по зрению, а не по звуку, что предполагалось, потому что большинство ее жертв — женские цикады, которые не издают никаких звуков.Цикады обычно ловят в полете. Цикады парализованы ядом укуса осы и остаются живыми во время кормления личинок осы. Укусив цикаду, самка осы уносит ее обратно в свою нору, иногда в сотне ярдов от нее. Иногда она использует закон физики, взбираясь на дерево или куст и частично скользя с цикадой в направлении своей норы. Без деревьев и кустарников она будет ходить по земле. Самка Cicada Killer откладывает одно яйцо в камеру с одной, двумя или тремя цикадами, затем запечатывает камеру.Убийцы цикад придерживаются обычного образа жизни одиночных ос, массово снабжая свои клетки вывода. Ячейки подготавливаются и заполняются одна за другой. В клетке достаточно пищи, чтобы личинка дожила до окукливания. Редко одиночные осы участвуют в постепенном обеспечении, которое включает одновременный уход за несколькими клетками и ежедневное добавление пищи в каждую клетку во время роста личинок. Яйца цикады-убийцы вылупляются через два-три дня, производя личинок, которые питаются около двух недель, а затем прядут кокон из шелка, смешанного с песком или землей.Корпус куколки удерживается в центре клетки шелковыми нитями, и коконы остаются в камере всю зиму, а следующим летом вылупляются взрослые особи.

Нанесенный ущерб. Осы-цикады-убийцы — одиночные осы, но могут встречаться в таком количестве, что своими норками они тревожат лужайки. Они также будут ужалить, если к ним приставать. Они считаются второстепенными вредителями. Их ценность в пищевой цепочке, возможно, перевешивает их «плохую сторону».»Исследователь Арнольд Менке из Лаборатории систематической энтомологии, U. S. Департамент сельского хозяйства, был сильно раздражен в 1993 году, обнаружив множество взрослых особей цикадов, погибших на тротуаре из-за распыления инсектицидов на деревья за пределами Национального музея естественной истории.

ВЫБРАННЫЕ ССЫЛКИ:

Dambach, C. A. и Good, E. 1943. История жизни и привычки убийцы цикад в Огайо. Научный журнал Огайо , Том 43.

Дэвис, В. Т. 1921. Брачные привычки Sphecius speciosus, осы, убивающей цикады . Бык. Brooklyn Ent. Soc., Том 15: 128-129.

Доу, Ричард. 1942. Связь добычи Sphecius speciosus с размером и полом взрослой осы (Hym .: Sphecidae). Анналы энтомологического общества Америки , том 35: 310-317.

1999

В чем разница между пчелой и осой?

© ex0rzist / Shutterstock.com; AdstockRF

Спросите участников летнего пикника, что их больше всего раздражает, и ответ, скорее всего, будет «пчелы». Безнаказанно садясь на открытую еду и питье, эти насекомые не особенно склонны уходить, когда они попробовали амброзийные подношения, которые составляют обычный пикник. Если разгневанные посетители будут настаивать на проблеме, размахивая бумажными тарелками и свернутыми газетами, они, не колеблясь, защищают свою новообретенную награду укусом. Или четыре.

Эта последняя способность является, пожалуй, наиболее острым признаком того, что главные подозреваемые в типичном рейде на пикник вовсе не пчелы.По всей видимости, виновники на самом деле близкие родственники пчел: осы. В отличие от пчел, которые могут ужалить только один раз — этот процесс в конечном итоге для них фатален — осы могут ужалить несколько раз и весело улететь (при условии, что их не раздавят разгневанные жертвы).

Даже самый незаинтересованный наблюдатель может различить их таким образом, чтобы не наполняться ядом. Хотя пчелы и осы составляют около 20 000 видов каждая — обе группы относятся к отряду перепончатокрылых, который также содержит муравьев, — насекомые, которые, скорее всего, могут быть объединены, — это медоносные пчелы ( Apis mellifera ) и любой из нескольких представителей рода ос Vespula (широко известный как желтые куртки).

Если вы посмотрите на насекомых, вы увидите, что вызывает путаницу. И желтые жакеты, и пчелы — полосатые насекомые с крыльями в форме пули. (Некоторые энтомологи считают, что пчелы произошли от хищных ос.) Однако более тщательное изучение их внешнего вида и поведения обнаруживает некоторые ключевые различия.

В отличие от медоносных пчел, у которых легкий пуховый волосяной покров — некоторые из них помогают собирать пыльцу для последующего употребления, притягивая ее статическим электричеством, когда они потягивают нектар с цветов, — желтые жакеты имеют спартанский стрижку «ежик», более соответствующую их склонностям. для охоты на других насекомых и уборки мусора, чтобы прокормить своих личиночных братьев и сестер. (Взрослые желтые куртки питаются нектаром и другими источниками сахара. Они охотятся на животную пищу только для того, чтобы накормить своих извивающихся белых сестренок, которые, в свою очередь, выделяют питательную жидкость.) Желтые куртки демонстрируют дальнейшую адаптацию к их способам совершения набегов: аэродинамические и прищемленные. на талии, они идеально подходят для уничтожения других насекомых или для того, чтобы броситься на них, чтобы захватить свою долю какой бы то ни было падали и отходов. Медоносные пчелы, напротив, не нуждаются в такой сложной маневренности, поскольку они перескакивают с цветка на цветок; это отражается в их более округлой форме, их тела не сужаются к остриям истребителя на желтой куртке.Это также отражается в их добрососедском отсутствии на вашем обеде на открытом воздухе; человеческое небо жаждет еды, совершенно не аппетитной для пчел.

В следующий раз, когда один из ваших собеседников выскочит из-за стола для пикника и включит пчелиную тревогу, вы можете сообщить ему или ей, кто на самом деле виноват.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *