program execution

Üdvözlöm, Ön a program execution szó jelentését keresi. A DICTIOUS-ban nem csak a program execution szó összes szótári jelentését megtalálod, hanem megismerheted az etimológiáját, a jellemzőit és azt is, hogyan kell a program execution szót egyes és többes számban mondani. Minden, amit a program execution szóról tudni kell, itt található. A program execution szó meghatározása segít abban, hogy pontosabban és helyesebben fogalmazz, amikor beszélsz vagy írsz. Aprogram execution és más szavak definíciójának ismerete gazdagítja a szókincsedet, és több és jobb nyelvi forráshoz juttat.

Főnév

program execution (tsz. program executions)

  1. (informatika) A számítástechnika és a szoftverfejlesztés területén a futtatás (execution) az a folyamat, amely során egy számítógép vagy egy virtuális gép értelmezi és végrehajtja egy számítógépes program utasításait. Egy program minden utasítása egy adott tevékenységet ír le, amelyet végre kell hajtani egy adott probléma megoldása érdekében. A futtatás során a vezérlőegység (control unit) ismételten végrehajtja az ún. fetch–decode–execute (kiolvas–dekódol–végrehajt) ciklust minden egyes utasításnál. Ahogy a gép követi ezeket az utasításokat, a program szintaxisának és szemantikájának megfelelő hatások jönnek létre.

A programokat lehet batch (soros) feldolgozásban futtatni, felhasználói beavatkozás nélkül, vagy interaktív módon, amikor a felhasználó parancsokat gépel be egy interpreteren keresztül. Ebben az esetben a „parancsok” szintén programutasítások, amelyek végrehajtása láncoltan történik.

A run (futtatni) kifejezést gyakran szinonimaként használják az execute (végrehajtani) kifejezéssel. Mindkét kifejezés vonatkozhat arra a konkrét műveletre is, amikor a felhasználó elindít (indít, meghív) egy programot, pl.: „Kérlek, futtasd az alkalmazást.”



Folyamat

👉 Program életciklusa:

A futtatás előtt a programot először meg kell írni. Ez általában forráskódban történik, amelyet fordítási időben (compile time) fordítanak le (és szükség esetén statikus linkelés során link time-on) futtatható állományra (executable). Ezután ezt az állományt az operációs rendszer (OS) indítja el, amely betölti a programot a memóriába (load time), dinamikus linkelést is végezhet, majd átadja a vezérlést a program belépési pontjára (entry point). Innentől kezdve a futtatás megkezdődik, és a program run time-ba (futási fázis) lép. A program addig fut, amíg be nem fejeződik, akár normális leállással, akár hibával (crash).



Futtatható állomány

👉

A futtatható kód, futtatható állomány vagy futtatható program (angolul executable, vagy binary) olyan utasítások és adatok listája, amelyet a számítógép végrehajt annak érdekében, hogy a kódolt utasításoknak megfelelő feladatokat végezzen. Ez különbözik az adatállományoktól, amelyeket egy másik programnak kell értelmeznie, hogy értelmesek legyenek.

Az utasítások jelentése általában gépi kód utasításokra vonatkozik, amelyeket a fizikai CPU hajt végre. Egyes esetekben azonban szkriptekben található bytecode (pl. Java, Python) is futtathatóként kezelhető.



Futtatás kontextusa

A futtatás kontextusa alapvetően fontos. Nagyon kevés program fut közvetlenül hardveren. A programok általában feltételezik, hogy adott erőforrások (memória, I/O, fájlrendszer stb.) rendelkezésre állnak futtatáskor. A legtöbb program egy multitasking operációs rendszer és runtime könyvtárak környezetében fut, amelyek elvonatkoztatják a program működését a konkrét hardvertől.

Például a program nem közvetlenül ír a képernyőre, hanem rendszerhívásokon keresztül használ grafikus felületet.



Kontextusváltás (Context Switching)

👉

Ahhoz, hogy programok és megszakításkezelők (interrupt handler) egymás zavarása nélkül fussanak és osszák meg a hardver erőforrásokat (memória, I/O), a modern OS-ekben szükség van kontextusváltásra.

A kontextusváltás során a futó folyamat állapotát (pl. regiszterek tartalma, memóriaoldalak címei stb.) a rendszer elmenti, majd másik folyamatra áll át. Ha visszatér az eredeti folyamathoz, az állapotot helyreállítja. Ez különösen fontos egyprocesszoros rendszereken, ahol több program verseng a CPU időért.

Linux alatt a kontextusváltás során a processz állapota egy processz-leíróba (process descriptor) kerül. Ehhez gyakran Process Context Identifier (PCID) is társul.



Futásidő (Runtime)

👉

A runtime, vagy futásidő, a program életciklusának azon fázisa, amikor a kódot ténylegesen a CPU hajtja végre. Másképpen fogalmazva: ekkor a program futó állapotban van.

  • Futásidejű hiba akkor lép fel, amikor a program futása során valami váratlan esemény történik (pl. nullával való osztás).
  • Fordítási hiba viszont már a fordítóprogram által észlelhető, még a futtatás előtt.

Sok optimalizációs és típusellenőrzési művelet a fordítás során történik (pl. regiszterkiosztás), de bizonyos hibák csak futás közben derülnek ki:

  • Osztás 0-val
  • Túlindexelés tömbökben
  • Alulcsordulás, túlcsordulás
  • Egyéb szoftverhibák (bugok)



Megvalósítási részletek

A program futtatása során egy betöltő (loader):

  • Memóriába tölti a programot.
  • Linkeli a szükséges dinamikus könyvtárakat.
  • A program belépési pontjánál elindítja a végrehajtást.

Bizonyos nyelveknél ezt a nyelvi runtime környezet is elvégzi.

Néhány hibát csak futásidőben lehet felfedezni, ezért a runtime hibakeresés (debugging) kritikus jelentőségű.



Kivételkezelés (Exceptions)

👉

A kivételkezelés a modern nyelvekben lehetőséget ad a futás közbeni hibák strukturált kezelésére.

  • Elkapja a váratlan helyzeteket.
  • Lehetővé teszi, hogy a program gracefully kezelje azokat (pl. hibaüzenetet jelenít meg ahelyett, hogy összeomlana).
  • Újabb runtime motorok képesek automatikusan részletes hibainformációt gyűjteni a kivételekről, a forráskódtól függetlenül.



Futási környezet (Runtime system)

👉

A runtime rendszer (runtime environment/system) az a szoftveres környezet, amely a program végrehajtásához szükséges szolgáltatásokat biztosítja:

  • Memóriakezelés (heap, stack)
  • Garbage collection (szemétgyűjtés)
  • Többszálúság (threads)
  • Operációs rendszerrel való interfész
  • Paraméterátadás

A fordító feltételezi, hogy a runtime rendszer adott szolgáltatásokat biztosít, és ennek megfelelően generálja a gépi kódot.



Utasításciklus (Instruction cycle)

👉

Az utasításciklus (fetch–decode–execute cycle) az a folyamat, amelyet a CPU ismétel minden egyes utasítás feldolgozásakor:

  1. Fetch: kiolvassa a következő utasítást a memóriából.
  2. Decode: dekódolja az utasítást.
  3. Execute: végrehajtja az utasítást.

Egyszerű CPU-kban ez szekvenciálisan történik, modern CPU-kban viszont pipeline technikát alkalmaznak: a különböző lépések párhuzamosan futnak, így gyorsítva a végrehajtást.



Interpreter

👉

Az interpreter egy olyan rendszer, amely közvetlenül végrehajtja a programot (forráskódot vagy bytecode-ot), fordítás nélkül. Ez különbözik a fordítóprogramoktól, amelyek a kódot gépi kódra fordítják még a futtatás előtt.

Interpreteres példák: Python, JavaScript.



Virtuális gép (VM)

👉

A virtuális gép egy számítógépes rendszer szoftveres emulációja. A VM képes:

  • Teljes rendszert emulálni (system VM) — pl. egy egész operációs rendszert másolni (pl. VirtualBox, VMware).
  • Folyamat VM — pl. Java VM, amely platformfüggetlen környezetben futtat bytecode-ot.

A VM-ek lehetnek hardveres (pl. hypervisorral támogatott) vagy szoftveres alapúak. Különböző architektúrák emulációja is lehetséges (pl. QEMU), sőt konténeres virtualizáció is létezik (Docker).