Механизмы синхронизации

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Механизмы синхронизации

Содержание

2. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 type Семафор; Создать_Семафор(S: Семафор; НачЗначение: Integer); P(S: Семафор); V(S: Семафор); ЯДРО
3. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 type Семафор = ^рСемафор рСемафор = record Очередь: УказательНаОчередь; НЗначение: 0..1;
4. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 P(S: Семафор): 1. Запретить_прерывания(); 2. if (S.ТЗначение=0) then 2.1. Поставить_В_Очередь(ТекПроц,S.Очередь) 2.2.
5. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 V(S: Семафор): 1. Запретить_Прерывания(); 2. R:= Взять_Из_Очереди(S.Очередь); 3. Поставить_В_Очередь(R,ОчередьГотовых); 4. if(Очередь_Пуста(S.Очередь))
6. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Пример сервисов, поддерживающих семафоры в RTEK KC_CloseSema – end the use
7. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 KC_LookupSema – look up a semaphore’s name to get its handle
8. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Разделяемый ресурс – данные, процедуры, устройства, одновременно требуемые для выполнения нескольких
9. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Высокоприоритетная Задача 3 удерживается низкоприоритетной Задачей 2 в течение временного интервала
10. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Протокол наследования приоритетов Задача 1 (Р1 = а) t Задача 3
11. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Priority Ceiling протокол Задача 1 (Р1 = а) t Задача 3
12. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Недостатки механизма семафоров Низкий уровень, слабая защищенность от ошибок при программировании
13. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Mutual Exclusion Type mutex = (занят, свободен); Множество значений: Множество действий:
14. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Mutual Exclusion (2) Создать_Mutex(S); Приложение Задача 1 - владелец t Задача
15. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 type mutex = ^рMutex рMutex = record Очередь: УказательНаОчередь; Состояние: занят,
16. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 Реализация mutex (2) Реализация протокола наследования приоритетов требует модификации дескриптора задачи
17. 10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2 lock(S: mutex): 1. Запретить_Прерывания; 2. if(S.Состояние=занят) then 2.1. S.Владелец.ТПриоритет:= ТекПроц.Приоритет; 2.2.
19. Скачать презентацию

Слайд 2

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
type Семафор;
Создать_Семафор(S: Семафор; НачЗначение: Integer);
P(S: Семафор);
V(S: Семафор);
ЯДРО
Реализация

механизма семафоров
Создать_Семафор(Доступ,1);
P(Доступ);
. . .
V(Доступ);

ПРИЛОЖЕНИЕ

Слайд 3

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
type Семафор = ^рСемафор
рСемафор = record

Очередь: УказательНаОчередь;
НЗначение: 0..1;
ТЗначение: 0..1;
endtype

Реализация механизма семафоров (2)

Создать_Семафор(S: Семафор;
НачЗначение: Integer);
1. S:= new(Семафор);
2. S.Очередь:= СоздатьОчередь;
3. S.НЗначение:= НачЗначение;
4. S.ТЗначение:= НачЗначение;

Слайд 4

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
P(S: Семафор):
1. Запретить_прерывания();
2. if (S.ТЗначение=0)

then
2.1. Поставить_В_Очередь(ТекПроц,S.Очередь)
2.2. R:= Взять_Из_Очереди(ОчередьГотовых);
2.3. Переключение_Контекста(ТекПроц,R);
3. S.ТЗначение:= 0;
3. Разрешить_прерывания();
Примечание. Подразумевается, что
Переключение_Контекста()
разрешает прерывания

Реализация механизма семафоров (3)

Слайд 5

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
V(S: Семафор):
1. Запретить_Прерывания();
2. R:= Взять_Из_Очереди(S.Очередь);

3. Поставить_В_Очередь(R,ОчередьГотовых);
4. if(Очередь_Пуста(S.Очередь))
then S.ТЗначение:= 1;
5. Разрешить_Прерывания();

Реализация механизма семафоров (4)

Слайд 6

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Пример сервисов, поддерживающих семафоры в RTEK
KC_CloseSema –

end the use of dynamic semaphore
KC_DefSemaCount – define a semaphore count
KC_DefSemaName – define the name of a previously
opened dynamic semaphore
KC_DefSemaName – define the properties of a semaphore
KC_GetSemaCount – get the current semaphore count
KC_GetSemaName – get the name of a semaphore
KC_GetSemaProp - get the properties of a semaphore
KC_GetSemaWaiters – get the number and list of tasks
waiting on semaphore
KC_InitSemaClassProp – initialize the semaphore object
class properties

Слайд 7

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
KC_LookupSema – look up a semaphore’s name

to get its
handle
KC_OpenSema – allocate and name a dynamic semaphore
KC_SignalSema – signal a semaphore
KC_SignalSemaM – signal multiply semaphores
KC_TestSema – test a semaphore
KC_TestSemaT – test a semaphore and wait for a specified
time if the semaphore is not DONE
KC_TestSemaW - test a semaphore and wait if the
semaphore is not DONE

Пример сервисов, поддерживающих семафоры в RTEK

Слайд 8

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Разделяемый ресурс – данные, процедуры, устройства, одновременно

требуемые для выполнения нескольких задач

Использование семафоров

Задача 1 (P1 = а)

Задача 2 (P2 = b>a)

Задача работает не используя ресурс

Задача запрашивает (освобождает) ресурс, вызов P-операции (V- операции)

Задача работает с использованием ресурса

(!) Задача с более высоким приоритетом ждет пока менее приоритетная задача закончит работу с ресурсом

Слайд 9

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Высокоприоритетная Задача 3 удерживается низкоприоритетной Задачей 2

в течение временного интервала td , значение которого трудно просчитать заранее

Проблема инверсии приоритетов

Задача 1 (P1 = а)

Задача 3 (P3 = c>b)

Задача 2 (P2 = b>a)

Слайд 10

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Протокол наследования приоритетов
Задача 1 (Р1 = а)
t
Задача

3 (Р3 = c>b)

Задача 2 (Р2 = b>a)

p1 = с

p1 = a

Приоритет Задачи 1, удерживающей ресурс, поднимается до значения приоритета Задачи 3 в момент, когда Задача 3 выставляет требование на этот ресурс

Слайд 11

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Priority Ceiling протокол
Задача 1 (Р1 = а)
t
Задача

3 (Р3 = c>b)

Задача 2 (Р2 = b>a)

Р1 = с

Р1 = a

С Ресурсом связывается понятие приоритета;
В процессе проектирования приложения Ресурсу присваивается приоритет той использующей его задачи, который является наивысшим;
При запросе Задачей Ресурса ей присваивается приоритет этого Ресурса

Слайд 12

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Недостатки механизма семафоров
Низкий уровень, слабая защищенность от

ошибок при программировании
Возможность использования P(S) и V(S) над одним семафором из разных задач (семафор S может быть установлен в 0 в одной задаче, а в 1 – в другой)
Возможность вызова V-операции над семафором без предварительного вызова P-операции
Не позволяет реализовать протокол наследования приоритетов, т. к. не определен процесс-«владелец» семафора

Слайд 13

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Mutual Exclusion
Type mutex = (занят, свободен);
Множество

значений:

Множество действий:

Var S: mutex;
lock(S):
if(S=занят) then ждать(S=свободен);
Владелец:= ТекущийПроцесс;
S:= занят;
unlock(S):
if(Владелец=Текущий процесс) then
S:= свободен
else
Исклюение;

Слайд 14

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Mutual Exclusion (2)
Создать_Mutex(S);
Приложение
Задача 1 - владелец
t
Задача 3

– Ошибка!

Задача 2 – становиться владельцем

Бросается
Исключение !

Слайд 15

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
type mutex = ^рMutex
рMutex = record

Очередь: УказательНаОчередь;
Состояние: занят, свободен;
Владелец: процесс;
endtype

Реализация mutex

Создать_mutex(S: mutex);
1. S:= new(mutex);
2. S.Очередь:= СоздатьОчередь;
3. S.Владелец:= nill;
4. S.Состояние:= свободен;

Слайд 16

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
Реализация mutex (2)
Реализация протокола наследования приоритетов требует

модификации дескриптора задачи –TCB:
type TCB = ^рTCB
рTCB = record
Адрес: АдресПроцедуры;
Состояние: (Готов,Активен,Блокирован);
Приоритет: 1..128;
(!) ТПриоритет: 1..128;
Контекст: АдресСтека
endtype

Слайд 17

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2
lock(S: mutex):
1. Запретить_Прерывания;
2. if(S.Состояние=занят) then

2.1. S.Владелец.ТПриоритет:=
ТекПроц.Приоритет;
2.2. ждать(S.Состояние=свободен);
3. S.Владелец:= ТекПроц;
4. S.Состояние:= занят;
5. Разрешить_Прерывания;
Примечание. Реализация ждать() показана на слайде 4

Реализация mutex (3)

Механизмы синхронизации

Содержание

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2type Семафор;Создать_Семафор(S: Семафор; НачЗначение: Integer);P(S: Семафор);V(S: Семафор);ЯДРОРеализация

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2type Семафор = ^рСемафор рСемафор = record

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2P(S: Семафор): 1. Запретить_прерывания(); 2. if (S.ТЗначение=0)

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2V(S: Семафор): 1. Запретить_Прерывания(); 2. R:= Взять_Из_Очереди(S.Очередь);

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Пример сервисов, поддерживающих семафоры в RTEKKC_CloseSema –

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2KC_LookupSema – look up a semaphore’s name

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Разделяемый ресурс – данные, процедуры, устройства, одновременно

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Высокоприоритетная Задача 3 удерживается низкоприоритетной Задачей 2

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Протокол наследования приоритетовЗадача 1 (Р1 = а)tЗадача

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Priority Ceiling протоколЗадача 1 (Р1 = а)tЗадача

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Недостатки механизма семафоровНизкий уровень, слабая защищенность от

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Mutual ExclusionType mutex = (занят, свободен); Множество

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Mutual Exclusion (2)Создать_Mutex(S);ПриложениеЗадача 1 - владелецtЗадача 3

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2type mutex = ^рMutex рMutex = record

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2Реализация mutex (2)Реализация протокола наследования приоритетов требует

10. Механизмы синхронизации. 2002 v.0.2lock(S: mutex): 1. Запретить_Прерывания; 2. if(S.Состояние=занят) then

Похожие презентации