Поняття паралельного виконання процесу - раздел Образование, Тема 1. Основні концепції операційних систем
Паралельними Називаються Процеси, У Яких "інтервали Часу...
Паралельними називаються процеси, у яких "інтервали часу виконання перекриваються за рахунок використання різних ресурсів однієї і тієї ж обчислювальної системи або за рахунок перерозподілу одного і того ж набору ресурсів". При розгляді паралельності ми декілька розширимо (тільки в межах цієї глави) поняття процесу : розумітимемо під процесом будь-яку послідовність дій. Процес у нас має строго послідовну структуру, він виконується операція за операцією, команда за командою. Але в один і той же момент часу в системі можуть виконуватися декілька таких послідовностей. Таке розширення розуміння процесу дозволить нам включити в розгляд і такі послідовності дій, які формально процесами не є : окремі нитки одного процесу, модулі ядра ОС, обробники переривань, процеси на зовнішніх пристроях і так далі. З концептуальної точки зору не має значення, чи є одночасність виконання реальною (що досягається за рахунок апаратного розпаралелювання) або віртуальною (що досягається за рахунок розподілу часу), хоча ця відмінність, як ми побачимо нижче, може позначатися на механізмах реалізації.
Процеси, які ми розглядаємо в цій главі, є слабо пов'язаними. Це означає, що за винятком досить рідкісних моментів явного зв'язку процеси виконуються незалежно один від одного. Взаємна незалежність процесів забороняє нам при рішенні завдань управління паралельним виконанням робити які-небудь припущення про співвідношення швидкостей виконання процесів. За рахунок перерозподілу ресурсів ці швидкості взагалі не можуть вважатися постійними. Єдиним виправданим припущенням в цьому відношенні може бути припущення про найгірше (найменш зручному для нас) співвідношення швидкостей.
Оскільки паралельні процеси розділяють ресурси обчислювальної системи, завдання управління паралельним виконанням є завдання управління ресурсами. Як і у разі монопольно використовуваних ресурсів, методи рішення цих завдань складають широкий спектр від найконсервативніших (що вимагають значного зниження рівня мультипрограмування) до найліберальніших (що допускають паралельне виконання великого числа процесів).
Основним завданням управління паралельним виконанням є завдання взаємного виключення (mutual exclusion, скорочено - mutex) : два процеси не можуть виконувати одночасний доступ до ресурсів, що розділяються. Звернемо увагу на ту обставину, що взаємне виключення забезпечується вже на апаратному рівні. Якщо процесор одночасно отримує два запити, то він виконує їх послідовно за тими або іншими правилами арбітражу. Кожна процесорна команда має властивість атомарності : вона або виконується повністю, або взагалі не виконується. Так само атомарно кожне звернення до пам'яті. Арбітражні властивості апаратури є основою для побудови складніших механізмів взаємного виключення.
Послідовність операцій в процесі, яка виконує таку одиницю роботи (транзакцію) з ресурсом, що розділяється, під час якої ніякий інший процес не повинен мати доступу до цього ресурсу, складає критичну секцію. Щоб процес міг забезпечити безпеку виконання своєї критичної секції, в його розпорядженні мають бути засоби - "дужки критичної секції" - якими він цю критичну секцію позначить і захистить. Назвемо ці дужки csBegin і csEnd і присвятимо подальший розгляд взаємного виключення механізмам реалізації цих дужок. Для доказу правильності кожної реалізації для неї необхідно показати наступне:
· у будь-який момент часу не більше, ніж один процес може знаходитися у своїй критичній секції;
· рішення про те, якому процесу першому належить увійти до критичної секції, не може відкладатися до безкінечності;
· зупинка процесу поза своєю критичною секцією не впливає на інші процеси.
В деяких випадках виникає необхідність в призупиненні виконання процесу до настання деякої зовнішньої по відношенню до нього події - таке завдання називається завданням синхронізації. Якщо розглядати події як ресурси (споживані), то завдання синхронізації є часткою злучаємо завдання взаємного виключення. Як окремий випадок, вона допускає приватні рішення.
Контрольні запитання
- Що таке параллелізм?
- Що є основним завданням управління паралельним виконанням?
Література
Електроний ресурс: http://khpi-iip.mipk.kharkiv.edu/library/spo/book/i g 08.html
Все темы данного раздела:
Сторія розвитку операційних систем
Операційна система - це програма, яка запускається відразу після включення комп'ютера і дозволяє користувачеві управляти комп'ютером.
Операційна система Unix
Вважається, що в появі Юнікса зокрема винна... комп'ютерна гра. Річ у тому, що Кен Томпсон (дивитеся фото лі
Операційна система DOS
ДОСы були завжди. Перші - від IВМ, року в 1960-х, вони були дуже обмежені функціонально. Нормальні, такі, що
Операційна система OS/2
Усе почалося з OC VM (Virtual Machine), що вийшла в 1972 році. Випущений тоді продукт називався VM/370 і був призначений для підтримки сервера для певної кількості користувачів. Ця ОС, що давно від
Операційна система Windows
Windows була, напевно, першою операційною системою, яку Білу Гейтсу (дивитеся фото ліворуч) ніхто не замовля
Класифікація сучасних операційних систем
Операційна система складає основу програмного забезпечення ПК. Операційна система представляє комплекс системних і службових програмних засобів, який забезпечує взаємодію користувача з комп'ютером
Функції типових операційних систем
Основна функція усіх ОС - посередницька. Вона полягає в забезпеченні інтерфейсів :
· користувача (між користувачем і програмно-апаратними засобами
По реалізації інтерфейсу
Властивості операційних систем
Властивості ОС - розраховані на багато користувачів, багатозадачні, мережеві ОС.
Многозада́чность (англ. multitasking) — властивість операційної системи або середовищ
Архітектура операційних систем
Будь-яка складна система повинна мати зрозумілу і раціональну структуру, тобто розділятися на частини — модулі, що мають цілком закінчене функціональне призначення з чітко обумовлен
Ядро і допоміжні модулі ОС
Найбільш загальним підходом до структуризації операційної системи є розподіл усіх її модулів на дві групи:
· ядро — модулі, що виконують основні функції ОС;
· модулі, що виконують
Багатошарова структура ОС
Обчислювальну систему, працюючу під управлінням ОС на основі ядра, можна розглядати як систему, що складається з трьох ієрархічно розташованих шарів : нижній шар утворює апаратура, проміжний — ядро
Мікроядерна архітектура
Мікроядерна архітектура є альтернативою класичному способу побудови операційної системи. Під класичною архітектурою в даному випадку розуміється розглянута вище структурна організація ОС, відповідн
Концепція віртуальних машин
Віртуальна машина (ВМ, від англ. virtual machine) -
· програмна і/або апаратна система, що емулює апаратне забезпечення деякої платформи і виконуюча програми для цієї платформи (target — ц
Програмна сумісність
Апаратна залежність і переносимість ОС
Багато операційних систем успішно працюють на різних апаратних платформах без істотних змін у своєму складі. Багато в чому це пояснюєть
Компоненти режиму користувача
Розглянемо відмінність режиму користувача від режиму ядра на прикладі Windows.
Для запобігання доступу додатків до критично важливих даних операційної системи і усунення ри
Тема 3. Паралелізм в середовищі операційних систем
Мета: вивчити поняття паралельного виконання процесу, ознайомитися з апаратною підтримкою багатозадачного режиму ОС, вивчити структури, використовувані для задання процесів. Ознайо
Апаратна підтримка багатозадачного режиму
Розрахований на багато користувачів режим - це можливість роботи декількох користувачів з базою однієї організації під різними обліковими записами.
Під обл
Реєстрація нового користувача
Щоб зареєструвати нового користувача, адміністратор входить в систему, використовуючи сертифікат ключа, вносить дані про нового користувача і вибирає сервіси, з якими працюватиме користувач.
Структури, використовувані для задання процесів
Дві що належать ядру структури даних описують процес: запис в таблиці процесів і простір процесу.
Таблиця процесів.
Таблиця процесів містить поля, які мають
Переключення контекстів, оброблення переривань та проблеми керування процесами в умовах паралельного виконання
Перемикання контексту (англ. Context Switch) — у багатозадачних ОС і середовищах, процес припинення виконання процесором одного завдання (процесу, потоку, нитки) зі збереженням усіє
Моделі та механізми синхронізації
Процесам часто треба взаємодіяти один з одним, наприклад, один процес може передавати дані іншому процесу, або декілька процесів можуть обробляти дані із загального файлу. У усіх ци
Операції планування та диспетчеризації
Упродовж існування процесу виконання його потоків може бути багаторазово перерване і продовжене. Перехід від виконання одного потоку до іншого здійснюється в результаті планування і диспетчеризації
Алгоритми планування
У ОС Windows реалізовано витісняюче пріоритетне планування, коли кожному потоку привласнюється певне числове значення - пріоритет, відповідно до якого йому виділяється процесор. Потоки з однаковими
Процеси
Процес (комп.) — послідовність операцій при виконанні програми, що є наборами байтів, які інтерпретуються центральним процесором як машинні інструкції, дані та стекові структури.
Потоки і
Завдання
Процеси можна об'єднувати в об'єкти завдань (job objects), що дозволяє управляти процесами як групою, встановлювати ліміти ресурсів для усіх процесів, що входять в об'єкт завдання, і вести облікову
Сторія створення MS - DOS
DOS (англ. Disk Operating System — дискова операційна система) — батьківщина тісно пов'язаних операційних систем, які домінували на ринку сумісних із IBM PC комп' ютерів до 1995 року. DOS — однозад
Як відбувається завантаження операційної системи
При включенні живлення комп'ютера управління передається процедурі початкового завантаження, розташованого в постійному пристрої, що запам'ятовує, розташованому на материнській платі комп'ютера. Пр
Які існують типи дистрибутивів MS - DOS
Операційна система MS - DOS поставляється в двох варіантах. Перший варіант призначений для установки на непідготовлений (неформатований) диск комп'ютера і зазвичай поставляється разом з комп'ютером
Чому в MS - DOS відсутні російські символи та як русифікувати MS - DOS?
Набір символів, які можуть відображатися на екрані ваших комп'ютерів в текстових і графічних режимах MS, - DOS, розташований в мікросхемі постійного відеоадаптера, що запам'ятовує пристрої (ПЗП).
Тема 6. Операційна система WINDOWS
Мета: Вивчення операційної системи WINDOWS. Навчитися роботі в ній. Вивчити структуру ОС WINDOWS
План
6.1. Робота з вікнами, переглядання вмісту комп'ютера
Тема 6. Операційна система WINDOWS
Мета: Вивчення операційної системи WINDOWS. Навчитися роботі в ній. Вивчити структуру ОС WINDOWS
План
6.1. Робота з вікнами, переглядання вмісту комп'ютера
Нтерфейс користувача Windows
. Діалогові вікна використовуються для налаштування режимів роботи операційної системи, обладнання, програми худе.
Як правило, у діалоговому вікні представлено декілька вкл
Файли, теки, ярлики
Всі документи і програми на дисках зберігаються у вигляді файлів. Файл є основною структурною одиницею файлової системи. Його зміст можна переглянути, змінити, видалити, надрукувати. Файли документ
Складові елементи та структури даних процесу у Windows
На зміну ini -файлам, що має ряд концептуальних обмежень, ще в Windows 3.1 було введено поняття реєстру — реєстраційної бази даних, що зберігає різні налаштування ОС і додатків. Спочатку реєстр був
Створення та завершення процесів у Windows
Створення процесів
Створення Win32 процесу здійснюється викликом однієї з таких функцій, як CreateProcess, CreateProcessAsUser (для Win NT/2000) і CreateProcessWith
Завершення процесів
Процес завершується якщо:
- Вхідна функція первинного потоку повернула управління.
- Один з потоків процесу викликав функцію ExitProcess.
- Потік іншого процесу викликав
Програмний інтерфейс керування процесами Win32 API
У ОС Windows між додатком і сукупністю системних викликів (системних сервісів в термінології Microsoft) розташований додатковий абстрактний шар - програмний інтерфейс Win32 API. За рахунок цього Wi
Складові елементи та структури даних потоку у Windows
У об'єкті ядра "потік" є змінна — лічильник числа простоїв даного по струму При виклику CreateProcess або CreateThread він ініціалізувався значенням, рав ным 1, яке забороняє системі виді
Створення потоків у Windows
Первинний потік створюється автоматично при створенні процесу. Інші потоки створюються функціями CreateThread і CreateRemoteThread (тільки у Win NT/2000/XP).
Архівація інформації
У системі Windows немає вбудованих функцій для роботи з упакованими архівами, тому більшості користувачів доводиться обзаводитися спеціальними утилітами і при цьому вирішувати пробл
Тема 7. Операційні системи UNIX та LINUX
Мета: вивчення історії створення та найпоширеніших версій ОС Unix та Linux. Іх структуру.
План
7.1. Історія виникнення операційної системи UNIX та LINUX
Сторія виникнення операційної системи UNIX та LINUX
UNIX був розроблений американською лабораторією Bell Labs, що входила до складу контори Bell Systems. Історія цієї компанії в області інформаційних технологій почалася в 1957 році, коли її співробі
Системні характеристики операційної системи UNIX
UNIX - одна з найпопулярніших у світі операційних систем завдяки тому, що її супроводжує і поширює велике число компаній. Спочатку вона була створена як багатозадачна система для мінікомп'ютерів і
Системні характеристики операційної системи LINUX
Linux - багатозадачна і розрахована на багато користувачів операційна система для бізнесу, освіти і індивідуального програмування. Linux належить сімейству UNIX -подобных операційних систем, яка мо
Качан інсталяції операційної системи UNIX
Щоб завантажити систему виконаєте наступні кроки:
Переконаєтеся, що усі пристрої із зовнішніми джерелами живлення, підключені до вашої системи (такі як монітор) включені.
Перекона
Качан інсталяції операційної системи LINUX
Для того, щоб почати власне установку Red Hat Linux, вставте настановну дискету (при виготовленні Ви повинні були помітити її як "Boot Diskette'') в дисковод і перезавантажите комп'ютер. Після
Запуск нових програм в ОС UNIX
Управління пакетами за допомогою RPM
Red Hat Package Manager(RPM) - це відкрита система управління пакетами, доступна усім, і використовувана усіма користувачами Red Hat Li
Планування на підставі характеристик подальшого виконання
Основною проблемою організації розрахованого (правильніше сказати, мультипрограмного) на багато користувачів режиму у будь-якій операційній системі є організація планування «паралел
Планування на підставі характеристик подальшого виконання
Основною проблемою організації розрахованого (правильніше сказати, мультипрограмного) на багато користувачів режиму у будь-якій операційній системі є організація планування «паралел
Основні завдання забезпечення захисту інформації в операційних системах
Ефективність захисту інформації в автоматизованих системах досягається застосуванням засобів захисту інформації (СЗИ). Під засобом захисту інформації розуміється технічний, програмний засіб або мат
Робота із системним журналом UNIX
Системні журнали починають функціонувати автоматично при запуску операційної системи. Розміри журнальних файлів обмежені, і система записує події, видаляючи старі записи відповідно
Локальна та мережна безпека даних
Украй важливо зрозуміти, що безпека - це не продукт, який можна купити в магазині і бути упевненим у власній захищеності. "Безпека"; - особлива комбінація як технічних, так і адміністрати
Локальна та мережна безпека даних
Украй важливо зрозуміти, що безпека - це не продукт, який можна купити в магазині і бути упевненим у власній захищеності. "Безпека"; - особлива комбінація як технічних, так і адміністрати
Виконуванні файли в LINUX
Файл з точки зору операційної системи є найбільшою сукупністю даних, з якою можна виконувати різні стандартні операції: копіювання, перейменування, вилучення і т.д. З позицій корист
Підтримка багатопроцесорності в LINUX
Ранні SMP системи Linux були слабозв'язаними багатопроцесорними системами, тобто побудованими з декількох окремих систем, пов'язаних високошвидкісним з'єднанням (таким як 10G Ethernet, Fibre Channe
Сильносвязанная багатопроцесорна обробка
Сильносвязанная багатопроцесорна обробка відноситься до обробки на рівні кристала (CMP -- chip - level multiprocessing). Представте слабозв'язану архітектуру, зменшену до рівня кристала. Це і є іде
SMP і ядро Linux
Коли тільки з'явився Linux 2.0, підтримка SMP складалася з основної системи блокування, яке упорядковувало доступ в системі. Пізніше невеликий прогрес в підтримці SMP був, але тільки з ядром 2.6 на
Новости и инфо для студентов