Операционные системы. Управление ресурсами
Основной задачей управления параллельным выполнением
Основной задачей управления параллельным выполнением является задача взаимного исключения (mutual exclusion, сокращенно - mutex): два процесса не могут выполнять одновременный доступ к разделяемым ресурсам. Обратим внимание на то обстоятельство, что взаимное исключение обеспечивается уже на аппаратном уровне. Если процессор одновременно получает два запроса, то он выполняет их последовательно по тем или иным правилам арбитража. Каждая процессорная команда обладает свойством атомарности: она или выполняется полностью, или вообще не выполняется. Так же атомарно каждое обращение к памяти. Арбитражные свойства аппаратуры являются основой для построения более сложных механизмов взаимного исключения.
Последовательность операций в процессе, которая выполняет такую единицу работы (транзакцию) с разделяемым ресурсом, во время которой никакой другой процесс не должен иметь доступа к этому ресурсу, составляет критическую секцию. Чтобы процесс мог обеспечить безопасность выполнения своей критической секции, в его распоряжении должны быть средства - "скобки критической секции" - которыми он эту критическую секцию обозначит и защитит. Назовем эти скобки csBegin и csEnd и посвятим дальнейшее рассмотрение взаимного исключения механизмам реализации этих скобок. Для доказательства правильности каждой реализации для нее необходимо показать следующее:
- в любой момент времени не более, чем один процесс может находиться в своей критической секции;
- решение о том, какому процессу первому надлежит войти в критическую секцию, не может откладываться до бесконечности;
- остановка процесса вне своей критической секции не влияет на другие процессы.
В некоторых случаях возникает необходимость в приостановке выполнения процесса до наступления некоторого внешнего по отношению к нему события - такая задача называется задачей синхронизации. Если рассматривать события как ресурсы (потребляемые), то задача синхронизации является частным случаем задачи взаимного исключения. Как частный случай, она допускает частные решения.
Типичным примером задачи синхронизации является обеспечение выполнения "графа синхронизации", подобного тому, который представлен на Рисунке 8.1. Граф синхронизации задает порядок выполнения действий. В программной реализации мы можем представлять действия A, B, ..., I как отдельные процессы и выполнять явную синхронизацию или, использовать неявную синхронизацию, представляя в виде процессов тройки ABC, DEF, GIH или ADG, BEH, CFI, и вводить явные точки синхронизации внутри процессов.
Более сложные задачи синхронизации, такие как "читатели-писатели" и "производители-потребители" мы рассмотрим отдельно ниже.
 Рис.8.1. Пример графа синхронизации |
Forekc.ru
Рефераты, дипломы, курсовые, выпускные и квалификационные работы, диссертации, учебники, учебные пособия, лекции, методические пособия и рекомендации, программы и курсы обучения, публикации из профильных изданий