Презентация на тему Взаимодействующие параллельные процессы

ресурсов. Другие процессы не могут изменить значения переменных этого

процесса.

Взаимодействующие процессы – совместно используют общие ресурсы, и выполнение одного процесса влияет на результат другого. Ресурсами могут быть области памяти, файлы данных, ВУ и т.д.

Взаимодействовать могут конкурирующие процессы, каждый из которых использует совместный ресурс только для своих целей, либо процессы, совместно выполняющие общую работу – асинхронные процессы.

программ
может измениться. Пусть Count = 10 и эта

последовательность станет
1-4-5-6-2-3.

1 CX = 10
4 CX = 10
5 CX = 9
6 Count = 9
CX = 11
Count = 11

Правильное значение CX = 10 Эта ситуация называется коллизией.
Работа с Count не является единой неделимой операцией.

1 inc Count 2 dec Count

совместно используемый несколькими параллельными процессами, получил название – критический

ресурс.
Часть программы, использующая критический ресурс, называется критическим участком (критическим интервалом, критической секцией, критической областью).

Требования к критическому участку программы:
- только один процесс может находиться внутри критического участка (взаимное исключение);
- ни один процесс не должен ждать бесконечно долго входа в критический участок;
- ни один процесс не может оставаться внутри критического интервала бесконечно долго;
-операции взаимного исключения должны выполняться корректно при нарушении работы одного или нескольких процессов вне критического участка (устойчивость к нарушениям);
- вход и выход взаимоисключения должны быть идентичными для всех процессов и не зависеть от их числа (симметрия).

взаимоисключения взаимодействующих параллельных процессов в критических участках:

- взаимное исключение с активным ожиданием:
- запрещение прерываний,
- строгое чередование,
- алгоритмы Деккера и Петерсона,
- операция проверки и установки;
- семафоры и мьютексы;
- мониторный механизм взаимоисключения;
- обмен сообщениями между процессами;

взаимоисключением)

cobegin
PROC1; PROC2; coend;
end.
1





2

3






4

C1:=false; C2:=false;
cobegin
PROC1; PROC2; coend;
end.
1





2


3





4

coend;
end.

C1:=false; C2:=false; cobegin PROC1; PROC2; coend;
end.
1





2



3





4

Common:=false;
cobegin PROC1; PROC2; coend;
end.
1








2


3




4

Var Common:boolean;
Procedure TS (Лок, Общ);

begin Лок:=Общ;
Общ:=true; end;

свободен)
Лок1:=True;
While Лок1 do TS(Лок1,Общ);
true

false
false <- false
false true

Общ:=true;
(критич. Участок занят)
Лок2:=True;
While Лок2 do TS(Лок2,Общ);
true true
true <- true
true true

Команда BTS источник, индекс
Переносит бит по адресу источник[индекс] -> CF (Лок),
Затем бит источник[индекс]<- 1 (Общ).

L: BTS M, 1 ; вход
JC L ; взаимоисключения
; критическая секция
AND M, 0B ; выход взаимоисключения

параллельных процессов, предложил голландский математик Э. Дейкстра (E. W.

Dijkstra) в 1965 г.
Семафор S это агрегат данных, который состоит из счетчика с целыми значениями S.C и очереди процессов S.Q, ждущих входа в критический участок. При создании семафора счетчик принимает начальное значение
C >= 0, а очередь – пустая.
Две операции над числовыми семафорами.

можно сравнить с работой автоматизиро-ванной двери, которая открывается, если

бросить жетон. Жетон пропускает только одного человека. Жетон бросает не тот, кто проходит, а другой.

Свойства числовых семафоров.

Пусть C0 – начальное значение S.C, nP и nV – общее число выполнения операций P(S) и V(S).
Тогда:
- текущее значение счетчика семафора: S.C = C0 – nP + nV;
- число процессов в состоянии ожидания: nB = max(0,–S.C);
- число форсирований: nF = min(nP,C0–nV).
Последний параметр показывает насколько nP больше nV. По аналогии с автоматической дверью nF дает знать, что количество прошедших равно наименьшему из двух чисел, одно из которых есть общее количество опущенных жетонов C0+nV(S), а другое – число желающих пройти дверь.

числовой переменной S.C может использоваться переменная логического типа. Такой

логический семафор получил название мьютекс (mutex – MUtual EXclusion semaphor, семафор взаимного исключения).
S.C принимает значения TRUE и FALSE, а операции P(S) и V(S) выражаются действиями:

Двоичные семафоры используются для операции взаимоисключения нескольких процессов в случае, когда в критическом участке должен находиться только один процесс, числовые семафоры обладают также другими расширенными возможностями.

coend;
end.
Обратите внимание, что здесь начальное значение

счетчика семафора Event (событие) равно 0, т.е. семафор закрыт. Операция P(Event) переводит главный процесс в состояние «Ожидание», если значение семафора не было изменено. Открыть семафор может подчиненный процесс, сменив значение счетчика на 1, если подчиненный процесс выполнит V(Event) раньше.

Finish.C:=1;
cobegin
Repeat PRODUSER Until FALSE;
Repeat CONSUMER Until FALSE;
coend;
end.
Обратите

внимание на начальные значения счетчиков семафоров.

Record;
Full,Empty,S:Semaphore;
begin
S.C:=1; Full.C:= ;

Empty.C:= ;
cobegin
Repeat PRODUSER Until FALSE;
Repeat CONSUMER Until FALSE;
coend;
end.

Nrdr:=0; W.C:=1; R.C:=1;
cobegin
Repeat READER Until FALSE;
. .

.
Repeat READER Until FALSE;
Repeat WRITER Until FALSE;
. . .
Repeat WRITER Until FALSE;
coend; end.