Problemy współbieżności
|
|
- Elżbieta Czyż
- 5 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Problemy współbieżności
2 wyścig (race condition) synchronizacja realizowana sprzętowo (np. komputery macierzowe) realizowana programowo (bariera, sekcja krytyczna, operacje atomowe) wzajemne wykluczanie sekcja krytyczna protokoły wejścia i wyjścia z sekcji krytycznej cechy rozwiązań zagadnień synchronizacji: pożądane bezpieczeństwo i żywotność, uczciwość możliwe błędy - zakleszczenie, zagłodzenie
3 Zamki (locks, sygnalizatory dostępu, blokady) int zamek=0; procedura_wątek(){ while (zamek!= 0) { // aktywne czekanie (busy wait) zamek = 1; sekcja_krytyczna(); zamek = 0; Problemy: aktywne czekanie zużywa zasoby komputera procedura nie jest bezpieczna ani nie zapewnia żywotności
4 Semafory semafor jest zmienną globalną, na której można dokonywać dwóch niepodzielnych, wykluczających się operacji, zwyczajowo nazywanych: P (probeer, wait) i V (verhoog, signal) P i V często są zaimplementowane w jądrze systemu operacyjnego, gdyż zawierają operacje atomowe P( int s ){ if( s>0 ) s--; else uśpij_wątek(); V( int s ) { if( ktoś_śpi() ) obudź_wątek(); else s++; inicjacja semafora, np. init( int s, int v ) { s=v; semafory umożliwiają poprawne rozwiązanie problemu wzajemnego wykluczania implementacja V decyduje o uczciwości semafora (np. FIFO) wartość s oznacza liczbę dostępów do zasobu np. semafor binarny
5 Problem producentów i konsumentów Problem czytelników i pisarzy Problem ucztujących filozofów
6 Procesy współdzielą bufor dla produkowanych jednostek. Producent tworzy produkt i umieszcza w buforze. Konsument pobiera produkt z bufora Problem: Jak nie doprowadzić do przepełnienia bufora oraz zapobiec zagłodzeniu konsumenta?
7 Rozwiązanie: int sem_pełny = 0; int sem_pusty = ROZMIAR_BUFORA; void producent() { while (true) { produkuj(produkt); P(sem_pusty); //zmniejsza dodajproduktdobufora(produkt); V(sem_pełny); //zwiększa
8 Rozwiązanie: void konsument() { while (true) { P(sem_pełny); //zmniejsza pobierzproduktzbufora(produkt); V(pusty); //powiększa konsumuj (produkt)
9 Procesy czytające i piszące Czytelnicy jednoczesny dostęp do zasobu Pisarze wyłączny dostęp do zasobu brak dostępu dla innego pisarza oraz dla czytelników Problem jak nie zagłodzić czytelników ani pisarzy? Rozwiązanie: Scheduling kolejka FIFO
10 Dla 5ciu filozofów: filozof: albo je, albo myśli filozofowie siedzą przy stole, każdy ma talerz, pomiędzy każdymi dwoma talerzami leży widelec na środku stołu stoi misa z spaghetti problem polega na tym, że do jedzenia spaghetti potrzebne są dwa widelce (po obu stronach talerza) jak zapewnić przeżycie filozofom? Źródło: Benjamin D. Esham / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0,
11 rozwiązanie proste dopuszczające blokadę (niepoprawne) widelec[i], i=0..4 //pięć semaforów binarnych dla pięciu //widelców (zainicjowanych wartością 1) wątek_filozof (int i) { //procedura dla i-tego filozofa (pięć współbieżnie //realizowanych wątków, i=0..4) for(;;) { myśl(); wait(widelec[i]); wait(widelec[(i+1) mod 5]); jedz(); signal(widelec[i]); signal(widelec[(i+1) mod 5]);
12 rozwiązanie poprawne, nieco bardziej skomplikowane widelec[i], i=0..4 //pięć semaforów binarnych dla pięciu //widelców (zainicjowanych wartością 1) pozwolenie //semafor poczwórny (=4) wątek_filozof (int i) { //procedura dla i-tego filozofa (pięć współbieżnie //realizowanych wątków, i=0..4) for(;;) { myśl(); wait(pozwolenie); wait(widelec[i]); wait(widelec[(i+1) mod 5]); jedz(); signal(widelec[i]); signal(widelec[(i+1) mod 5]); signal(pozwolenie);
13 Specyfikacja POSIX: muteks mutual exclusion tworzenie muteksa int pthread_mutex_init (pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex attr_t *mutexattr) zamykanie muteksa (istnieje wersja pthread_mutex_trylock) int pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *mutex) otwieranie muteksa int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *mutex) odpowiedzialność za poprawne użycie muteksów (gwarantujące bezpieczeństwo i żywotność) spoczywa na programiście
14 #include<pthread.h> #define LICZBA 100 #define LICZBA_W 4 pthread_mutex_t muteks; int suma=0; pthread_t watki[liczba_w]; int main( int argc, char *argv[] ) { int i, indeksy[liczba_w]; for(i=0;i<liczba_w;i++) indeksy[i]=i; pthread_mutex_init( &muteks, NULL); for(i=0; i<liczba_w; i++ ) pthread_create( &watki[i], NULL, suma_w, (void *) &indeksy[i] ); for(i=0; i<liczba_w; i++ ) pthread_join( watki[i], NULL ); printf( suma = %d\n,suma);
15 void *suma_w (void *arg_wsk) { int i, moj_id, moja_suma=0; moj_id = *( (int *) arg_wsk ); j=liczba/liczba_w; for( i=j*moj_id+1; i<=j*(moj_id+1); i++) { moja_suma += i; pthread_mutex_lock( &muteks ); suma += moja_suma; pthread_mutex_unlock( &muteks ); pthread_exit( (void *)0 );
16 Zmienne warunku condition variables: zmienne warunku są zmiennymi wspólnymi dla wątków, które służą do identyfikacji grupy uśpionych wątków tworzenie zmiennej warunku: int pthread_cond_init( pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr ) uśpienie wątku w miejscu identyfikowanym przez zmienną warunku cond, wątek śpi (czeka) do momentu, gdy jakiś inny wątek wyśle odpowiedni sygnał budzenia dla zmiennej cond int pthread_cond_wait( pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex ) sygnalizowanie (budzenie pierwszego oczekującego na zmiennej *cond) int pthread_cond_signal( pthread_cond_t *cond ) rozgłaszanie sygnału (budzenie wszystkich oczekujących na zmiennej *cond) int pthread_cond_broadcast( pthread_cond_t *cond)
17 Schemat rozwiązania problemu producenta i konsumenta pthread_mutex_t muteks=pthread_mutex_initializer; pthread_cond_t nie_pelna, nie_pusta; // należy także // zainicjować int main() { pthread_t producent, konsument; kolejka *fifo; fifo = inicjuj_kolejka(); // kolejka zawiera bufor do zapisu i odczytu pthread_create( &producent, NULL, produkuj, fifo ); pthread_create( &konsument, NULL, konsumuj, fifo ); pthread_join( producent, NULL); pthread_join( konsument, NULL );
18 procedura producenta void *produkuj( void *q) { kolejka *fifo; int i; fifo = (kolejka *)q; for(...) { pthread_mutex_lock ( &muteks); while( kolejka_pelna(fifo) ) pthread_cond_wait( &nie_pelna, &muteks ); kolejka_wstaw(fifo,...); pthread_mutex_unlock( &muteks ); pthread_cond_signal( &nie_pusta );
19 procedura konsumenta void *konsumuj( void *q) { kolejka *fifo; int i, d; fifo = (kolejka *)q; for(...) { pthread_mutex_lock (&muteks); while( kolejka_pusta(fifo) ) pthread_cond_wait(&nie_pusta, &muteks); kolejka_pobierz(fifo,...); pthread_mutex_unlock( &muteks ); pthread_cond_signal( &nie_pelna );
20 Zależności wzajemne uzależnienie instrukcji nakładające ograniczenia na kolejność ich realizacji Zależności zasobów kiedy wiele wątków jednocześnie usiłuje korzystać z wybranego zasobu (np. pliku)
21 Zależności sterowania kiedy wykonanie danej instrukcji zależy od rezultatów poprzedzających instrukcji warunkowych Zależności danych (zależności przepływu) kiedy instrukcje wykonywane w bezpośrednim sąsiedztwie czasowym operują na tych samych danych i choć jedna z tych instrukcji dokonuje zapisu
22 1 if (a==b) 2 a = a + b; 3 b = a + b; Linijka 2 kontroluje warunek w linijce 1, linijka 3 wykona się zawsze bez względu na wynik warunku 1.
23 Struktura danych używana przez kompilator do reprezentacji procedur w programie. Wierzchołkami są bloki podstawowe a krawędzie pokazują powiązania między blokami.
24 Front dominacji
25 zależności wyjścia (zapis po zapisie, write-afterwrite) a :=... a :=... Zależności wyjścia nie są rzeczywistym problemem; odpowiednia analiza kodu może doprowadzić do wniosku o możliwej eliminacji instrukcji lub przemianowaniu zmiennych
26 Problem: x=4; y=x+2; x=5; Rozwiązanie: x2=4; y=x2+2; x=5;
27 anty-zależności (zapis po odczycie, write-afterread)... := a a :=... także tutaj odpowiednie przemianowanie zmiennych może zlikwidować problem
28 Problem: x=4; y=x+2; x=5; Rozwiązanie: x=4; x2 = x; y=x2+2; x=5;
29 zależności rzeczywiste (odczyt po zapisie, readafter-write) a := := a zależności rzeczywiste uniemożliwiają zrównoleglenie algorytmu konieczne jest jego przeformułowanie w celu uzyskania wersji możliwej do zrównoleglenia
30 x=5; y=x; z=y; Każda instrukcja zależy od poprzedniej!
31 Wszystkie powyższe zależności mogą występować albo jawnie jak w podanych przykładach, lub niejawnie jako tzw. zależności przenoszone przez pętle
32 Zależności w kodzie: 1. x = 2*y + w; 2. y = 2*z cos(w); 3. z = log(w) + y; 4. x += sin(z); 5. w = 5*y; x: 1-4 -> WAW y: 1-2 -> WAR, 2-3 -> RAW, 2-5 -> RAW z: 2-3 -> WAR, 3-4 -> RAW w: 1-5 -> WAR, 2-5 ->WAR, 3-5 -> WAR
33 Możliwe zrównoleglenie usunięcie zależności narzut wykonania równoległego Przykłady zależności przenoszonych w pętli zrównoleglenie narzut wykonania równoległego poprawność zależna od operacji w skrajnych iteracjach
34 zależności wyjścia (output dependencies) ewentualne zrównoleglenie działania po przemianowaniu zmiennych musi zachować kolejność zapisu danych anty-zależności (anti-dependencies) możliwe zrównoleglenie działania poprzez przemianowanie zmiennych zależności rzeczywiste (true dependencies) W przypadku użycia wskaźników automatycznie zrównoleglające kompilatory mogą podejrzewać występowanie utożsamienia (zamienności) nazw (aliasing)
35 zależności wyjścia for(j = 0; j < n; j++) { c[j] = j; c[j+1] = 5; anty-zależności for(j = 0; j < n; j++) b[j] = b[j+1];
36 zależności rzeczywiste (true dependencies) for(j = 0; j < n; j++) a[j] = a[j-1]; Zależności przenoszone przez pętle for(i = 0; i < 4; i++) { b[i] = 8; a[i] = b[i-1] + 10; for(i = 0; i < 4; i++) { b[i] = 8; a[i] = b[i] + 10;
37 Zależności przenoszone przez pętle for(i = 0; i < 4; i++) for(j = 0; j < 4; j++) a[i][j] = a[i][j-1] * x;
38 W celu przeprowadzenia analizy zależności w programie można konstruować i badać grafy zależności Dla praktycznie występujących programów konstrukcja i analiza grafu zależności przekracza możliwości komputerów (problem jest NP-trudny) Kompilatory zrównoleglające stosują rozmaite metody heurystyczne analizy kodu W wielu wypadkach analiza nie powodzi się (zwłaszcza, gdy np. poszczególne wątki wywołują procedury) Ingerencja projektanta algorytmu i programisty okazuje się być często jedynym sposobem na uzyskanie efektywnego programu równoległego
39 Dziękuję za uwagę
Przetwarzanie wielowątkowe przetwarzanie współbieżne. Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1
Przetwarzanie wielowątkowe przetwarzanie współbieżne Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1 Problemy współbieżności wyścig (race condition) synchronizacja realizowana sprzętowo (np. komputery macierzowe)
Bardziej szczegółowoProgramowanie równoległe i rozproszone. W1. Wielowątkowość. Krzysztof Banaś Programowanie równoległe i rozproszone 1
Programowanie równoległe i rozproszone W1. Wielowątkowość Krzysztof Banaś Programowanie równoległe i rozproszone 1 Problemy współbieżności wyścig (race condition) synchronizacja realizowana sprzętowo (np.
Bardziej szczegółowoProgramowanie równoległe i rozproszone. Monitory i zmienne warunku. Krzysztof Banaś Programowanie równoległe i rozproszone 1
Programowanie równoległe i rozproszone Monitory i zmienne warunku Krzysztof Banaś Programowanie równoległe i rozproszone 1 Problemy współbieżności Problem producentów i konsumentów: jedna grupa procesów
Bardziej szczegółowoTworzenie programów równoległych. Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1
Tworzenie programów równoległych Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1 Tworzenie programów równoległych W procesie tworzenia programów równoległych istnieją dwa kroki o zasadniczym znaczeniu: wykrycie
Bardziej szczegółowoTworzenie programów równoległych cd. Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1
Tworzenie programów równoległych cd. Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1 Metodologia programowania równoległego Przykłady podziałów zadania na podzadania: Podział ze względu na funkcje (functional
Bardziej szczegółowow odróżnieniu od procesów współdzielą przestrzeń adresową mogą komunikować się za pomocą zmiennych globalnych
mechanizmy posix Wątki w odróżnieniu od procesów współdzielą przestrzeń adresową należą do tego samego użytkownika są tańsze od procesów: wystarczy pamiętać tylko wartości rejestrów, nie trzeba czyścić
Bardziej szczegółowosynchronizacji procesów
Dariusz Wawrzyniak Definicja semafora Klasyfikacja semaforów Implementacja semaforów Zamki Zmienne warunkowe Klasyczne problemy synchronizacji Plan wykładu (2) Semafory Rodzaje semaforów (1) Semafor jest
Bardziej szczegółowosynchronizacji procesów
Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak Plan wykładu Definicja semafora Klasyfikacja semaforów Implementacja semaforów Zamki Zmienne warunkowe Klasyczne problemy synchronizacji (2) Semafory
Bardziej szczegółowoTworzenie programów równoległych. Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1
Tworzenie programów równoległych Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1 Tworzenie programów równoległych W procesie tworzenia programów równoległych istnieją dwa kroki o zasadniczym znaczeniu: wykrycie
Bardziej szczegółowoMariusz Rudnicki PROGRAMOWANIE SYSTEMÓW CZASU RZECZYWISTEGO CZ.4
Mariusz Rudnicki mariusz.rudnicki@eti.pg.gda.pl PROGRAMOWANIE SYSTEMÓW CZASU RZECZYWISTEGO CZ.4 Synchronizacja wątków Omawiane zagadnienia Czym jest synchronizacja wątków? W jakim celu stosuje się mechanizmy
Bardziej szczegółowoWielowątkowy serwer TCP
Wielowątkowy serwer TCP Wątek współbieżne działanie współdzielenie danych wykonywanie tego samego programu tańsze tworzenie w porównaniu do fork() join(), a detach() pthread - interesujące fragmenty pthread_create(),
Bardziej szczegółowoTworzenie programów równoległych. Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1
Tworzenie programów równoległych Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1 Tworzenie programów równoległych W procesie tworzenia programów równoległych istnieją dwa kroki o zasadniczym znaczeniu: wykrycie
Bardziej szczegółowoProgramowanie współbieżne Wykład 10 Synchronizacja dostępu do współdzielonych zasobów. Iwona Kochańska
Programowanie współbieżne Wykład 10 Synchronizacja dostępu do współdzielonych zasobów Iwona Kochańska Mechanizm synchronizacji wątków/procesów Wykorzystanie semaforów zapobiega niedozwolonemu wykonaniu
Bardziej szczegółowoTemat zajęć: Tworzenie i obsługa wątków.
Temat zajęć: Tworzenie i obsługa wątków. Czas realizacji zajęć: 180 min. Zakres materiału, jaki zostanie zrealizowany podczas zajęć: Tworzenie wątków, przekazywanie parametrów do funkcji wątków i pobieranie
Bardziej szczegółowoMariusz Rudnicki PROGRAMOWANIE WSPÓŁBIEŻNE I SYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO CZ.4
Mariusz Rudnicki mariusz.rudnicki@eti.pg.gda.pl PROGRAMOWANIE WSPÓŁBIEŻNE I SYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO CZ.4 Synchronizacja wątków Omawiane zagadnienia Czym jest synchronizacja wątków? W jakim celu stosuje
Bardziej szczegółowo1. Uruchom poniższy program tworzący pojedynczy wątek:
9 Wątki 1. Uruchom poniższy program tworzący pojedynczy wątek: #include #include #include void* worker(void* info) int i; for(i=0; i
Bardziej szczegółowoJ. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1
J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1 1 1.1 Prosty przykład zakleszczenia (ang. Mexican standoff) W systemach w których wykonywane jest wiele współbieżnych procesów które operują na wspólnych
Bardziej szczegółowoWykład 4. Synchronizacja procesów (i wątków) cześć I. Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB
Wykład 4 Synchronizacja procesów (i wątków) cześć I Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB Potrzeba synchronizacji Procesy wykonują się współbieżnie. Jeżeli w 100% są
Bardziej szczegółowoSOP2 - semafory. grudzień
SOP2 - semafory grudzień 2010 1 Plan prezentacji Problem producent-konsument Problem czytelników i pisarzy Problem jedzących filozofów grudzień 2010 2 Producent-konsument var bufor: array [0..n-1] of produkt;
Bardziej szczegółowoGdy kilka procesów czyta a przynajmniej jeden dokonuje zapisu wynik odczytu zależeć może od sposobu realizacji przeplotu.
Komputery i Systemy Równoległe Jędrzej Ułasiewicz 1 9. Wzajemne wykluczanie 9.1 Przeplot i współużywalność zasobów Wyróżniamy dwa rodzaje zasobów: 1. Zasoby współużywalne - mogą być wykorzystane przez
Bardziej szczegółowoSynchronizacja procesów i wątków
SOE Systemy Operacyjne Wykład 12 Synchronizacja procesów i wątków dr inŝ. Andrzej Wielgus Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki WEiTI PW Problem sekcji krytycznej Podstawowy problem synchronizacji
Bardziej szczegółowoProgramowanie Równoległe i Rozproszone
Programowanie Równoległe i Rozproszone Lucjan Stapp Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych Politechnika Warszawska (l.stapp@mini.pw.edu.pl) 1/30 PRiR MONITOR klasa z następującymi właściwościami: wszystkie
Bardziej szczegółowoSynchronizacja procesów
Synchronizacja procesów - Współbieżność i synchronizacja procesów - Systemowe mechanizmy synchronizacji procesów Systemy operacyjne Wykład 7 1 Współbieżność i synchronizacja procesów Abstrakcja programowania
Bardziej szczegółowoJ. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1
J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1 1 1.1 Prosty przykład zakleszczenia (ang. Mexican standoff) W systemach w których wykonywane jest wiele współbieżnych procesów które operują na wspólnych
Bardziej szczegółowoModele programowania równoległego. Pamięć współdzielona Rafał Walkowiak dla III roku Informatyki PP
Modele programowania równoległego Pamięć współdzielona Rafał Walkowiak dla III roku Informatyki PP Procesy a wątki [1] Model 1: oparty o procesy - Jednostka tworzona przez system operacyjny realizująca
Bardziej szczegółowoMonitory. Jarosław Kuchta
Monitory Jarosław Kuchta Co to jest monitor Monitor to zebrane w jednej konstrukcji programowej zmienne i operacje na tych zmiennych. Część tych operacji jest udostępnianych na zewnątrz monitora. Tylko
Bardziej szczegółowoProces z sekcją krytyczną. Synchronizacja procesów. Synchronizacja procesów, cd. Synchronizacja procesów, cd. Synchronizacja procesów, cd
Synchronizacja procesów Proces producenta - zmodyfikowany (licznik) produkuj jednostka w nast_p while licznik =n do nic_nie_rob; bufor [we] := nast_p; we=we+1 mod n; licznik:=licznik+1; Zmodyfikowany proces
Bardziej szczegółowoPlan wykładu. Obliczenia równoległe w zagadnieniach inżynierskich. Wykład 1 p. Wzajemne wykluczanie. Procesy współbieżne
Plan wykładu Obliczenia równoległe w zagadnieniach inżynierskich Wykład 1 Podstawowe pojęcia i model programowania Sposoby realizacji watków w systemach operacyjnych Tworzenie watów i zarzadzanie nimi
Bardziej szczegółowoSystemy operacyjne. Zajęcia 11. Monitory
Systemy operacyjne. Zajęcia 11. Monitory 1. Monitor to mechanizm zamykający całą pamięć wspólną i synchronizację w pojedynczym module. 2. Monitor posiada całą pamięć wspólną jako część 'prywatną': dostępu
Bardziej szczegółowoWykład 4. Synchronizacja procesów (i wątków) cześć I. Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB
Wykład 4 Synchronizacja procesów (i wątków) cześć I Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB Procesy wykonują się współbieżnie Potrzeba synchronizacji Jeżeli w 100% są
Bardziej szczegółowoArchitektury systemów równoległych
Architektury systemów równoległych 1 Architektury systemów z pamięcią wspólną Architektury procesorów Procesory wielordzeniowe Procesory graficzne Akceleratory Procesory hybrydowe Architektury systemów
Bardziej szczegółowoProblemy czytelników i pisarzy oraz 5 ucztujących filozofów
Problemy czytelników i pisarzy oraz 5 dr inż. Sławomir Samolej Katedra Informatyki i Automatyki Politechnika Rzeszowska Program przedmiotu oparto w części na materiałach opublikowanych na: http://wazniak.mimuw.edu.pl/
Bardziej szczegółowoProcesy i wątki. Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1
Procesy i wątki Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1 Procesy i wątki Proces: ciąg rozkazów (wątek główny) i ewentualnie inne wątki stos (wątku głównego) przestrzeń adresowa dodatkowe elementy tworzące
Bardziej szczegółowoProgramowanie współbieżne Wykład 4. Rafał Skinderowicz
Programowanie współbieżne Wykład 4 Rafał Skinderowicz Semafory Algorytmy synchronizacyjne omawiane poprzednio opierały się na atomowych instrukcjach odczytu i zapisu do pamięci, ewentualnie dodatkowych
Bardziej szczegółowoKlasyczne problemy synchronizacji
Klasyczne problemy synchronizacji Systemy Operacyjne 2 laboratorium Mateusz Hołenko 19 grudnia 2011 Plan zajęć 1 Synchronizacja 2 Problem producenta / konsumenta 3 Problem pięciu filozofów 4 Problem czytelników
Bardziej szczegółowoWykład 5. Synchronizacja (część II) Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB
Wykład 5 Synchronizacja (część II) Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB Wady semaforów Jeden z pierwszych mechanizmów synchronizacji Generalnie jest to mechanizm bardzo
Bardziej szczegółowoSemafor nie jest mechanizmem strukturalnym. Aplikacje pisane z użyciem semaforów są podatne na błędy. Np. brak operacji sem_post blokuje aplikację.
J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1 11 11.1 abstrakcyjne Semafor nie jest mechanizmem strukturalnym. Aplikacje pisane z użyciem semaforów są podatne na błędy. Np. brak operacji sem_post
Bardziej szczegółowoSemafory. // G - globalna dla wszystkich. // Wada - aktywne oczekiwanie Test_and_Set(Li); exit when Li = 0; end loop sekcja_krytyczna(i); G := 0;
Semafory Rozwiązanie problemu wzajemnego wykluczania Bez dodatkowego wsparcia sprzętowego i programowego Zakładamy jedynie, że zapis do i odczyt z pamięci wspólnej są operacjami atomowymi (czyli istnieje
Bardziej szczegółowoPlan wykładu. Programowanie aplikacji równoległych i rozproszonych. Wykład 1 p. Wzajemne wykluczanie. Procesy współbieżne
Plan wykładu Programowanie aplikacji równoległych i rozproszonych Wykład 1 Podstawowe pojęcia i model programowania Sposoby realizacji watków w systemach operacyjnych Tworzenie watów i zarzadzanie nimi
Bardziej szczegółowoSemafor nie jest mechanizmem strukturalnym. Aplikacje pisane z użyciem semaforów są podatne na błędy. Np. brak operacji sem_post blokuje aplikację.
J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1 11 Semafor nie jest mechanizmem strukturalnym. Aplikacje pisane z użyciem semaforów są podatne na błędy. Np. brak operacji sem_post blokuje aplikację.
Bardziej szczegółowoProgramowanie aplikacji równoległych i rozproszonych. Wykład 1
Wykład 1 p. 1/52 Programowanie aplikacji równoległych i rozproszonych Wykład 1 Dr inż. Tomasz Olas olas@icis.pcz.pl Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Politechnika Częstochowska Plan wykładu
Bardziej szczegółowoSystemy operacyjne III
Systemy operacyjne III WYKŁAD 3 Jan Kazimirski 1 Współbieżność 2 Współbieżność Wielozadaniowość - zarządzanie wieloma procesami w ramach jednego CPU Wieloprocesorowość - zarządzanie wieloma zadaniami w
Bardziej szczegółowoSystemowe mechanizmy synchronizacji procesów
Systemowe mechanizmy synchronizacji procesów Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak Celem wykładu jest przedstawienie mechanizmów synchronizacji, które mogą być implementowane zarówno na
Bardziej szczegółowoMechanizmy komunikacji. spotkania symetryczne (język CSP) spotkania asymetryczne (Ada) przestrzenie krotek (Linda) potoki, komunikaty i kanały (Unix)
Mechanizmy komunikacji spotkania symetryczne (język CSP) spotkania asymetryczne (Ada) przestrzenie krotek (Linda) potoki, komunikaty i kanały (Unix) Język CSP Hoare (1978r.) Communicating Sequential Processes
Bardziej szczegółowoSYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO - VxWorks
WZAJEMNE WYKLUCZANIE Wiele metod. Np. wyłączanie przerwań: funkcja() //... Int blokada = intlock(); // Obszar krytyczny, któremu nie możemy przerwać intunlock(blokada); wyłączanie wywłaszczania: funkcja()
Bardziej szczegółowoWYKŁAD 4 SEMAPHORES (CIĄG DALSZY) Przykład 6 Problem czytelników i pisarzy. Wykład 4 strona 1/24
WYKŁAD 4 SEMAPHORES (CIĄG DALSZY) Przykład 6 Problem czytelników i pisarzy Wykład 4 strona 1/24 Ilustracja 5. Schemat problemu czytelników i pisarzy Wykład 4 strona 2/24 Opis problemu: Jest n czytelników,
Bardziej szczegółowoKlasyczne problemy współbieżności. Problem producenta i konsumenta Problem czytelników i pisarzy Problem pięciu filozofów
Klasyczne problemy współbieżności Problem producenta i konsumenta Problem czytelników i pisarzy Problem pięciu filozofów Wzajemne wykluczanie Zsynchronizować N procesów, z których każdy w nieskończonej
Bardziej szczegółowoWprowadzenie do programowania współbieżnego
Wprowadzenie do programowania współbieżnego Marcin Engel Instytut Informatyki Uniwersytet Warszawski Zamiast wstępu... Zamiast wstępu... Możliwość wykonywania wielu akcji jednocześnie może ułatwić tworzenie
Bardziej szczegółowo9. Problem wzajemnego wykluczania i sekcji krytycznej
J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1 9. Problem wzajemnego wykluczania i sekcji krytycznej 9.1 Przeplot i współużywalność zasobów Wyróżniamy dwa rodzaje zasobów: 1. Zasoby współużywalne
Bardziej szczegółowoProgramowanie Współbieżne
Programowanie Współbieżne Pthread http://www.unix.org/version2/whatsnew/threadsref.html Oraz strony podręcznika systemowego man 1 Wątki W tradycyjnym modelu w systemie Unix, jeżeli proces wymaga, by część
Bardziej szczegółowoProces z sekcją krytyczną. Synchronizacja procesów. Synchronizacja procesów, cd. Synchronizacja procesów, cd. Synchronizacja procesów, cd
Synchronizacja procesów Proces producenta - zmodyfikowany (licznik) produkuj jednostka w nast_p while licznik =n do nic_nie_rob; bufor [we] := nast_p; we=we+1 mod n; licznik:=licznik+1; Zmodyfikowany proces
Bardziej szczegółowoProgramowanie współbieżne Wykład 7. Iwona Kochaoska
Programowanie współbieżne Wykład 7 Iwona Kochaoska Poprawnośd programów współbieżnych Właściwości związane z poprawnością programu współbieżnego: Właściwośd żywotności - program współbieżny jest żywotny,
Bardziej szczegółowoSynchronizacja procesów
Synchronizacja procesów Problem sekcji krytycznej. Sprzętowe środki synchronizacji. Semafory. Klasyczne problemy synchronizacji. Monitory. Bariery. Przykłady synchronizacji procesów: Solaris, Windows XP/Vista/7/8/10,
Bardziej szczegółowoImplementacje zgodne z tym standardem są nazywane wątkami POSIX lub Pthreads.
pthreads (POSIX) implementacji równoległości poprzez wątki w architekturach wieloprocesorowych z pamięcią współdzieloną przenośność problem programistyczny, gdy dostawcy sprzętu wdrażali własne wersje
Bardziej szczegółowoPrzeplot. Synchronizacja procesów. Cel i metody synchronizacji procesów. Wątki współbieżne
Synchronizacja procesów Przeplot Przeplot wątków współbieżnych Cel i metody synchronizacji procesów Problem sekcji krytycznej Semafory Blokady 3.1 3.3 Wątki współbieżne Cel i metody synchronizacji procesów
Bardziej szczegółowoRównoległość i współbieżność
Równoległość i współbieżność Wykonanie sekwencyjne. Poszczególne akcje procesu są wykonywane jedna po drugiej. Dokładniej: kolejna akcja rozpoczyna się po całkowitym zakończeniu poprzedniej. Praca współbieżna
Bardziej szczegółowoRównoległość i współbieżność
Równoległość i współbieżność Wykonanie sekwencyjne. Poszczególne akcje procesu są wykonywane jedna po drugiej. Dokładniej: kolejna akcja rozpoczyna się po całkowitym zakończeniu poprzedniej. Praca współbieżna
Bardziej szczegółowoDzisiejszy wykład. Klasa string. wersja prosta wersja ze zliczaniem odwołań. Wyjątki Specyfikator volatile Semafory
Dzisiejszy wykład Klasa string wersja prosta wersja ze zliczaniem odwołań Wyjątki Specyfikator volatile Semafory 1 Klasa string Przetwarzanie tekstów jest powszechną dziedziną zastosowań komputerów W języku
Bardziej szczegółowoprocesów Współbieżność i synchronizacja procesów Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak
Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak Plan wykładu Abstrakcja programowania współbieżnego Instrukcje atomowe i ich przeplot Istota synchronizacji Kryteria poprawności programów współbieżnych
Bardziej szczegółowoProgramowanie współbieżne Wykład 9 Synchronizacja dostępu do współdzielonych zasobów. Iwona Kochańska
Programowanie współbieżne Wykład 9 Synchronizacja dostępu do współdzielonych zasobów Iwona Kochańska Sekcja krytyczna Instrukcje wykonywane na zmiennych współdzielonych tworzą sekcję krytyczną. Instrukcje
Bardziej szczegółowoPodstawy programowania współbieżnego. 1. Wprowadzenie. 2. Podstawowe pojęcia
Podstawy programowania współbieżnego Opracowanie: Sławomir Samolej, Tomasz Krzeszowski Politechnika Rzeszowska, Katedra Informatyki i Automatyki, Rzeszów, 2010 1. Wprowadzenie Programowanie współbieżne
Bardziej szczegółowoPROGRAMOWANIE SYSTEMÓW CZASU RZECZYWISTEGO
PROGRAMOWANIE SYSTEMÓW CZASU RZECZYWISTEGO LABORATORIUM Temat: THREADS SYNCHRONIZATION METHODS Mariusz Rudnicki 2016 1. Wstęp W systemach wielowątkowych wspólne zasoby procesu takie, jak: pamięć: kod programu;
Bardziej szczegółowoSystemy Operacyjne synchronizacja i komunikacja procesów
Katedra Informatyki, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach Kielce, 1 grudnia 2006 1 1 Sytuacje hazardowe 2 Problem sekcji krytycznej 3 Warunki poprawności rozwiązania 4 Rozwiązanie programowe dla dwóch
Bardziej szczegółowoIngerencja w kod systemu operacyjnego (przerwania) Programowanie na niskim poziomie (instrukcje specjalne) Trudności implementacyjne (alg.
Wady mechanizmów niskopoziomowych Ingerencja w kod systemu operacyjnego (przerwania) Programowanie na niskim poziomie (instrukcje specjalne) Trudności implementacyjne (alg. Dekkera zależny od liczby synchronizowanych
Bardziej szczegółowoProblemy czytelników i pisarzy oraz 5 ucztujących filozofów
Problemy czytelników i pisarzy oraz 5 dr inż. Sławomir Samolej Katedra Informatyki i Automatyki Politechnika Rzeszowska Program przedmiotu oparto w części na materiałach opublikowanych na: http://wazniak.mimuw.edu.pl/
Bardziej szczegółowoProgramowanie współbieżne Wykład 5. Rafał Skinderowicz
Programowanie współbieżne Wykład 5 Rafał Skinderowicz Monitory motywacje Mechanizmy synchronizacji takie jak blokady (zamki) semafory pozwalają efektywnie rozwiązywać dostępu do współdzielonych zasobów,
Bardziej szczegółowoprocesy odrębne dzielone
procesy odrębne Unikatowy PID (2-32000) Zmienne Zbiory deskryptorów plików Przestrzeń stosu (lokalne zmienne, wywołania funkcji) Środowisko Licznik rozkazów dzielone Kod programu brak możliwości zapisu
Bardziej szczegółowoSystemy Operacyjne 2: Wątki pthreads. dr inż. Arkadiusz Chrobot
Systemy Operacyjne 2: Wątki pthreads dr inż. Arkadiusz Chrobot 18 kwietnia 2013 1. Wprowadzenie Wątki podobnie jak procesy umożliwiają współbieżną realizację czynności w wykonywanym programie. Domyślnie
Bardziej szczegółowoWspółbieżność i równoległość w środowiskach obiektowych. Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1
Współbieżność i równoległość w środowiskach obiektowych Krzysztof Banaś Obliczenia równoległe 1 Java Model współbieżności Javy opiera się na realizacji szeregu omawianych dotychczas elementów: zarządzanie
Bardziej szczegółowoSemafory. - aktywne oczekiwanie =GRGDWNRZ\PZVSDUFLHPVSU]WRZ\P 6SHFMDOQDLQVWUXNFMDPDV]\QRZDUHDOL]XMFDDWRPRZ\]DSLVL odczyt, np.
Semafory 5R]ZL]DQLHSUREOHPXZ]DMHPQHJRZ\NOXF]DQLD %H]GRGDWNRZHJRZVSDUFLDVSU]WRZHJRLSURJUDPRZHJR =DNáDGDP\MHG\QLH*H]DSLVGRLRGF]\W]SDPLFLZVSyOQHMV RSHUDFMDPLDWRPRZ\PLF]\OLLVWQLHMHDUELWHUZVSyOQHMSDPLFL :UD]LHMHGQRF]HVQHJR]DSLVXLRGF]\WXUH]XOWDWHPEG]LH
Bardziej szczegółowoJędrzej Ułasiewicz Programownie aplikacji współbieżnych str. 1. Wątki
Jędrzej Ułasiewicz Programownie aplikacji współbieżnych str. 1 1 Informacje wstępne...2 2 Rodzaje wątków...7 poziomu jądra...7 poziomu użytkownika...8 Rozwiązania mieszane...8 3 Biblioteka pthreads...12
Bardziej szczegółowoProgramowanie wielowątkowe. Tomasz Borzyszkowski
Programowanie wielowątkowe Tomasz Borzyszkowski Wątki a procesy Jako jeden z niewielu języków programowania Java udostępnia użytkownikowi mechanizmy wspierające programowanie wielowątkowe. Program wielowątkowy
Bardziej szczegółowoTworzenie wątków. #include <pthread.h> pthread_t thread;
Wątki Wątek (ang, thread) jest to niezależna sekwencja zdarzeń w obrębie procesu. Podczas wykonywania procesu równolegle i niezależnie od siebie może być wykonywanych wiele wątków. Każdy wątek jest wykonywany
Bardziej szczegółowoWątek - definicja. Wykorzystanie kilku rdzeni procesora jednocześnie Zrównoleglenie obliczeń Jednoczesna obsługa ekranu i procesu obliczeniowego
Wątki Wątek - definicja Ciąg instrukcji (podprogram) który może być wykonywane współbieżnie (równolegle) z innymi programami, Wątki działają w ramach tego samego procesu Współdzielą dane (mogą operować
Bardziej szczegółowoJęzyki i Techniki Programowania II. Wykład 7. Współbieżność 1
Języki i Techniki Programowania II Wykład 7 Współbieżność 1 Programy, Procesy, Wątki Program to zestaw instrukcji do wykonania, dane do przetworzenia, mechanizmy sterujące (stos) Proces w komputerze to
Bardziej szczegółowo5. Model komunikujących się procesów, komunikaty
Jędrzej Ułasiewicz str. 1 5. Model komunikujących się procesów, komunikaty Obecnie stosuje się następujące modele przetwarzania: Model procesów i komunikatów Model procesów komunikujących się poprzez pamięć
Bardziej szczegółowoProgram jest więc strukturą statyczną zapisaną na jakimś nośniku. Natomiast proces jest wykonującym się programem.
J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1 1 Podstawowe definicje i pojęcia współbieżności 1.1 Motywacja Przewiduje się że w dalszej perspektywie głównym motorem wzrostu mocy przetwarzania komputerów
Bardziej szczegółowo4.2 Sposób korzystania z l acza
4.2 Sposób korzystania z l acza 31 Opis programu: Program procesu potomnego (linie 16 19) jest taki sam, jak w przyk ladzie na listingu 3. W procesie macierzystym nastepuje z kolei przekierowanie standardowego
Bardziej szczegółowoZaawansowane programowanie w C++ (PCP)
Wykład 10 - boost Thread. 8 czerwca 2007 Równoległość bardzo wolna reakcja człowieka wolne urządzenia wejścia - wyjścia (np. drukarki) bardzo szybkie procesory można przeprowadzać obliczenia podczas obsługi
Bardziej szczegółowoProgram współbieżny jest zbiorem sekwencyjnych PROGRAMOWANIE C++
PROGRAMOWANIE C++ Współdzielenie obiektów w aplikacjach współbieżnych Używanie tych samych obiektów przez różne wątki może prowadzić do niezdefiniowanego zachowania się aplikacji. Obiekty synchronizacyjne
Bardziej szczegółowoSystemy operacyjne Wzajemne wykluczanie i synchronizacja
Systemy operacyjne [2] Wyścigi w systemie operacyjnym IPC - komunikacja między procesami (ang. InterProcess Communication) W SO wykonujące się procesy często dzielą obszary wspólnej pamięci, pliki lub
Bardziej szczegółowoPrzykład wystąpienia wyścigu. Systemy operacyjne / Wzajemne wykluczanie i synchronizacja str.4/33. Wyścigi w systemie operacyjnym.
Przykład wystąpienia wyścigu Systemy Operacyjne Wzajemne wykluczanie i synchronizacja dr inż. Tomasz Jordan Kruk T.Kruk@ia.pw.edu.pl Przykład void echo() chin = getchar(); chout = chin; putchar( chout
Bardziej szczegółowoMechanizmy pracy równoległej. Jarosław Kuchta
Mechanizmy pracy równoległej Jarosław Kuchta Zagadnienia Algorytmy wzajemnego wykluczania algorytm Dekkera Mechanizmy niskopoziomowe przerwania mechanizmy ochrony pamięci instrukcje specjalne Mechanizmy
Bardziej szczegółowoWykład 3. Procesy i wątki. Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB
Wykład 3 Procesy i wątki Wojciech Kwedlo, Wykład z Systemów Operacyjnych -1- Wydział Informatyki PB Pojęcie procesu Program = plik wykonywalny na dysku Proces = uruchomiony i wykonywany program w pamięci
Bardziej szczegółowoProces z sekcją krytyczną. Synchronizacja procesów. Synchronizacja procesów, cd. Synchronizacja procesów, cd. Synchronizacja procesów, cd
Synchronizacja procesów Synchronizacja procesów, cd Proces producenta - zmodyfikowany (licznik) produkuj jednostka w nast_p while licznik =n do nic_nie_rob; bufor [we] := nast_p; we=we+1 mod n; licznik:=licznik+1;
Bardziej szczegółowoSynchronizacja procesów
Synchronizacja procesów Proces producenta - zmodyfikowany (licznik) repeat... produkuj jednostka w nast_p... while licznik =n do nic_nie_rob; bufor [we] := nast_p; we=we+1 mod n; licznik:=licznik+1; until
Bardziej szczegółowoWspółbieżność w środowisku Java
Współbieżność w środowisku Java Wątki i ich synchronizacja Zagadnienia Tworzenie wątków Stany wątków i ich zmiana Demony Synchronizacja wątków wzajemne wykluczanie oczekiwanie na zmiennych warunkowych
Bardziej szczegółowoPodstawy programowania w języku C
Podstawy programowania w języku C WYKŁAD 1 Proces tworzenia i uruchamiania programów Algorytm, program Algorytm przepis postępowania prowadzący do rozwiązania określonego zadania. Program zapis algorytmu
Bardziej szczegółowoProblem producentakonsumenta
Problem producentakonsumenta dr inż. Sławomir Samolej Katedra Informatyki i Automatyki Politechnika Rzeszowska Program przedmiotu oparto w części na materiałach opublikowanych na: http://wazniak.mimuw.edu.pl/
Bardziej szczegółowoPOSIX: IEEE Std 1003.1 2001 (Issue 6, 2004 edition)
POSIX: IEEE Std 1003.1 2001 (Issue 6, 2004 edition) Podstawowe rekomendacje przejęte z UNIXa wielodostęp wielozadaniowość system plików terminal gniazda Rekomendacje dla obszaru czasu rzeczywistego strategie
Bardziej szczegółowoSystemy operacyjne. Studia podyplomowe Wydział Informatyki PB
Systemy operacyjne Studia podyplomowe 2015-2016 Wydział Informatyki PB dr inż. Marcin Czajkowski materiały przygotowane przez dr inż. Wojciecha Kwedlo Synchronizacja procesów (i wątków) Procesy wykonują
Bardziej szczegółowoSYSTEMY OPERACYJNE WYKLAD 6 - procesy
Wrocław 2007 SYSTEMY OPERACYJNE WYKLAD 6 - procesy Paweł Skrobanek C-3, pok. 323 e-mail: pawel.skrobanek@pwr.wroc.pl www.equus.wroc.pl/studia.html 1 Zasoby: PROCES wykonujący się program ; instancja programu
Bardziej szczegółowoOd uczestników szkolenia wymagana jest umiejętność programowania w języku C oraz podstawowa znajomość obsługi systemu Linux.
Kod szkolenia: Tytuł szkolenia: PS/LINUX Programowanie systemowe w Linux Dni: 5 Opis: Adresaci szkolenia Szkolenie adresowane jest do programistów tworzących aplikacje w systemie Linux, którzy chcą poznać
Bardziej szczegółowo4. Procesy pojęcia podstawowe
4. Procesy pojęcia podstawowe 4.1 Czym jest proces? Proces jest czymś innym niż program. Program jest zapisem algorytmu wraz ze strukturami danych na których algorytm ten operuje. Algorytm zapisany bywa
Bardziej szczegółowoKlient-Serwer Komunikacja przy pomocy gniazd
II Klient-Serwer Komunikacja przy pomocy gniazd Gniazda pozwalają na efektywną wymianę danych pomiędzy procesami w systemie rozproszonym. Proces klienta Proces serwera gniazdko gniazdko protokół transportu
Bardziej szczegółowoMETODY I JĘZYKI PROGRAMOWANIA PROGRAMOWANIE STRUKTURALNE. Wykład 02
METODY I JĘZYKI PROGRAMOWANIA PROGRAMOWANIE STRUKTURALNE Wykład 02 NAJPROSTSZY PROGRAM /* (Prawie) najprostszy przykład programu w C */ /*==================*/ /* Między tymi znaczkami można pisać, co się
Bardziej szczegółowoZadanie 1 Przygotuj algorytm programu - sortowanie przez wstawianie.
Sortowanie Dane wejściowe: ciąg n-liczb (kluczy) (a 1, a 2, a 3,..., a n 1, a n ) Dane wyjściowe: permutacja ciągu wejściowego (a 1, a 2, a 3,..., a n 1, a n) taka, że a 1 a 2 a 3... a n 1 a n. Będziemy
Bardziej szczegółowoTABLICE W JĘZYKU C/C++ typ_elementu nazwa_tablicy [wymiar_1][wymiar_2]... [wymiar_n] ;
Ogólna postać definicji tablicy: TABLICE W JĘZYKU C/C++ typ_elementu nazwa_tablicy [wymiar_1][wymiar_2]... [wymiar_n] ; np. int tablica [ 10 ]; // 10-cio elementowa tablica liczb całkowitych char tekst
Bardziej szczegółowoCo nie powinno być umieszczane w plikach nagłówkowych:
Zawartość plików nagłówkowych (*.h) : #include #define ESC 27 dyrektywy dołączenia definicje stałych #define MAX(x,y) ((x)>(y)?(x):(y)) definicje makr int menu(char* tab[], int ilosc); struct
Bardziej szczegółowoMogą pracować w środowisku: Scentralizowanym -mikrokontroler Rozproszonym sieć sterująca, systemy hierarchiczne. Komunikacja z syst.
J. Ułasiewicz Programowanie aplikacji współbieżnych 1 1 Podstawowe definicje i pojęcia współbieżności Współczesne aplikacje sterowania i akwizycji danych są zbiorem komunikujących się wątków lub procesów
Bardziej szczegółowo