(Rozdział Opis wewnętrznego języka)

Transkrypt

1 POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII MECHANICZNEJ I INFORMATYKI KATEDRA INŻYNIERII KOMPUTEROWEJ PRACA MAGISTERSKA Mechanizmy stosowane w systemach operacyjnych - system dydaktyczny (Rozdział Opis wewnętrznego języka) Sebastian Świerczyna nr albumu: kierunek: Informatyka specjalność: Inżynieria oprogramowania i Systemy Informatyczne promotor: dr inż. Jarosław Bilski Częstochowa

2 Spis treści 1. OPIS WEWNĘTRZNEGO JĘZYKA PODSTAWOWE INFORMACJE NA TEMAT JĘZYKA Bloki instrukcji Komentarze TYPY DANYCH, DEKLAROWANIE I OPERACJE NA NICH Typy zmiennych Deklarowanie zmiennych Operatory Konwersje między typami zmiennych INSTRUKCJE STERUJĄCE Instrukcja warunkowa - if Instrukcja iteracyjna - for FUNKCJE BIBLIOTECZNE Funkcje arytmetyczne Obsługa konsoli WRITE READ Obsługa komunikacji międzyprocesowej SEND BLOCK_SEND RECEIVE BLOCK_RECEIVE MSG_RESULT Obsługa semaforów CREATE_SEMAPHORE RELASE_SEMAPHORE OPEN_SEMAPHORE WAIT SIGNALIZE WAIT_MULTIPLE SEM_RESULT Obsługa urządzeń MAKE_DEVICE RELASE_DEVICE OPEN_DEVICE CLOSE_DEVICE WRITE CLEAR_DEVICE DEV_CLEAR SEEK POS SIZE Procesy i ich obsługa

3 CREATE_PROCESS GET_MY_ID SPIS TABEL

4 1. Opis wewnętrznego języka Aby użytkownik mógł przeprowadzać symulacje według własnego scenariusza, aplikacja została wyposażona w wewnętrzny język programowania. Niniejszy rozdział zawiera opis składni i reguł którymi należy kierować się podczas pisania programów w tym języku. Dokumentacja poszerzona jest o spis funkcji bibliotecznych, wraz z pełnym opisem ich działania. Koniecznym jest tak dokładne omówienie tego zagadnienia, gdyż język ten stanowi trzon systemu, a umiejętne z niego korzystanie umożliwia efektywną prace z symulatorem. 1.1 Podstawowe informacje na temat języka Język stosowany w opisywanym systemie jest w pewnym stopniu oparty na składni języka C. Zachowano najbardziej podstawowe elementy tego języka - umożliwiające deklarowanie zmiennych oraz operacje na tych zmiennych. Mamy także do dyspozycji funkcje IF i FOR - sterujące przebiegiem wykonywania programu. Możliwe jest również zamykanie poszczególnych linii programu w bloki. Wewnętrzny język został wzbogacony o wbudowane funkcje, służące zarządzeniem obiektami istniejącymi wewnątrz systemu. Każda linia zawierająca instrukcje musi być zakończona znakiem: ; (średnik). Wyjątkiem są linie instrukcji sterujących (IF, FOR). Dodatkowym obostrzeniem w stosunku do języka protoplasty jest to, że w pojedynczej linii może znaleźć się maksymalnie jeden rozkaz do wykonania Bloki instrukcji Składnia języka umożliwia zamykanie pewnych zbiorów następujących po sobie rozkazów w bloki. Bloki takie można zagnieżdżać, tzn. w każdym bloku może znaleźć się inny blok instrukcji. Takie zamknięcie instrukcji w blok jest konieczne przy podawaniu listy rozkazów do instrukcji sterujących. Dodatkowo warto pamiętać, że zmienne zadeklarowane w takich blokach mają zakres lokalny, ograniczający się właśnie do bloku, w którym zostały zadeklarowane. 4

5 Instrukcje, które chcemy zamknąć w blok, muszą być ujęte w nawiasy klamrowe ( {, } ). W linii, w której otwieramy, lub zamykamy taki blok, nie może znaleźć się żadna inna instrukcja. Przykład: { rozkaz; rozkaz; { rozkaz; } } Komentarze Wiersz programu, lub jego fragment może pełnić role komentarza. W niniejszym języku można tworzyć tzw. komentarze jednoliniowe. Znakiem rozpoczynającym komentarz jest - # (ang. hash). Jeśli kompilator napotka taki znak, ignoruje wszystko, co znajdzie się na prawo od tego znaku, włącznie ze znakiem oznaczającym początek komentarza. Przykład: rozkaz; # to już nie jest brane pod uwagę 1.2 Typy danych, deklarowanie i operacje na nich Podstawowym elementem kodu źródłowego każdego programu są zmienne. W języku programowania używanym w tym systemie, są do dyspozycji trzy typy zmiennych. Dwie typu liczbowego i jedna typu łańcuchowego. Aby możliwe było odniesienie się do zawartości przechowywanej wewnątrz zmiennej, konieczne jest jej zadeklarowanie. Wymiana danych pomiędzy różnymi typami może zachodzić automatycznie, bądź też konieczne jest użycie pewnych funkcji konwertujących. 5

6 1.2.1 Typy zmiennych Ponieważ zmienne mogą przechowywać dane różnego typu, konieczne jest wprowadzenie kilku typów zmiennych. W poniższej tabeli zebrano wszystkie dostępne typy, wraz z krótkim opisem i ich zakresem. Tabela 1. Typy zmiennych Nazwa Typ Opis Zakres INT liczby całkowite Zmienna służąca do przechowywania liczby niebędącej ułamkiem. Rozróżniany jest znak liczby. Przykład: -123 FLOAT liczby zmiennoprzecinkowe liczby, która może być ułamkiem. Zmienna służąca do przechowywania Rozróżniany jest znak liczby. Znakiem używanym do oddzielenia części całkowitej od dziesiętnej jest. (kropka). od: 2 31 do: od do: STRING Przykład: łańcuchy znaków Zmienna służąca do przechowywania łańcuchów znaków. Dozwolone są wszelakie znaki, poza znakiem (znak cudzysłowie). Przykład: Ala ma kota. Kot ma 2 lata. Maksymalna długość: Deklarowanie zmiennych Aby móc używać wewnątrz programu zmiennej, konieczne jest jej uprzednie zadeklarowanie. Dopiero po zadeklarowaniu zmiennej mamy możliwość wykonywania na niej jakichkolwiek operacji. Poniższe wytyczne definiują poprawną nazwę deklarowanej zmiennej: 6

7 nazwa zmiennej musi składać się wyłącznie z liter i cyfr. Dopuszczalne jest także użycie znaku _ (podkreślenie), nazwa nie może zaczynać się od cyfry, w nazwach zmiennych nie można stosować znaków diakrytycznych, należy pamiętać, że rozróżniana jest wielkość liter stosowanych w nazwie. Deklarując zmienną należy używać poniższego schematu: typzmiennej(nazwazmiennej); typzmiennej nazwazmiennej - nazwa jednego z typów zmiennych. Dozwolone typy to INT, FLOAT, STRING, - nazwa zmiennej, zgodna z wytycznymi. Przykłady deklaracji zmiennych: INT(a); deklaracja zmiennej o nazwie a, typu całkowitego, FLOAT(b); deklaracja zmiennej o nazwie b, typu zmiennoprzecinkowego, STRTIG(c); deklaracja zmiennej o nazwie c, typu łańcuchowego Operatory Operator jest pewną funkcją wywoływaną dla danych argumentów (nazywanych operandami) w następujący sposób: a symboloperatora b Funkcja ta przeważnie zwraca jakąś wartość, która może być dalej przekazywana. Zazwyczaj mamy do czynienia z funkcjami dwuargumentowymi (np.: a=b,a+b), lub jednoargumentowymi (np.: -b,!a). Z operatorów można oczywiście budować wyrażenia (np.: c=a*(a+b)). Operatory logiczne mogą wykonywać operacje na operandach typu liczbowego. Podobnie jak w języku programowania C przyjęto, że liczba zero oznacza fałsz (ang. False). Natomiast każda inna liczba, różna od zera oznacza prawdę (ang. True). Priorytety operatorów są zgodne z priorytetami zdefiniowanymi dla języka C. 7

8 Tabela 2. Operatory dla typów liczbowych Nazwa Znaczenie Przykład! negacja logiczna!a - zmiana znaku -a = przypisanie a=b + dodawanie a+b - odejmowanie a-c * mnożenie a*b / dzielenie a/b < porównanie, mniejsze a<b > porównanie, większe a>b <= porównanie, mniejsze lub równe a<=b >= porównanie, większe lub równe a>=b == porównanie, równe a==b!= porównanie, różne a!=b && koniunkcja (AND) a&&b alternatywa (OR) Tabela 3. Operatory dla typu łańcuchowego Nazwa Znaczenie Przykład = przypisanie a=b + konkatenacja łańcuchów a+b Konwersje między typami zmiennych Każdy typ zmiennych może przechowywać dane różnego rodzaju. Konieczne jest zatem zdefiniowanie reguł, w jaki sposób typy zmiennych można konwertować pomiędzy sobą. W przypadku zmiennych typu liczbowego (INT, FLOAT), sprawa konwersji jest wręcz naturalna. Konwersja wyżej wymienionych typów zachodzi automatycznie. Wszędzie tam, gdzie możemy użyć typu całkowitego, równie dobrze można użyć zmiennej zmiennoprzecinkowej i odwrotnie. Należy jednak pamiętać, że w przypadku konwersji zmiennej, będącej liczbą rzeczywistą, na liczbę całkowitą, następuje utrata dokładności - część będąca ułamkiem zostaje bezpowrotnie utracona w procesie konwersji. 8

9 Jeśli zachodzi konieczność konwersji miedzy typami liczbowymi, a typem łańcuchowym, należy użyć do tego wbudowanej funkcji konwertującej. W zależności, w którą stronę ma zajść konwersja, mamy do wyboru dwie funkcje: FLOATTOSTR(FLOAT tostring) Parametr wywołania: tostring - liczba, która ma być przekształcona w łańcuch znaków. STRING - liczba przekształcona w ciąg znaków. STRTOFLOAT(STRIG tofloat) Parametr wywołania: tofloat - ciąg znaków, który ma być przekształcony w liczbę. Należy zadbać o to, aby łańcuch dało się konwertować do liczby. Jeśli będzie to niemożliwe zostanie zwrócony błąd. FLOAT - łańcuch znaków przekształcony w liczbę. 1.3 Instrukcje sterujące Instrukcje sterujące mają za zadanie kontrolować sposób wykonywania kolejnych instrukcji programu. Podstawowymi instrukcjami tego typu są funkcje if oraz for. Właśnie te dwie instrukcje zostały dołączone do składni języka stosowanego w tym systemie. Kolejne funkcje sterujące, znane z innych języków programowania (typu do - while, repeat - until), są w rzeczywistości złożeniem, lub modyfikacją dwóch wyżej wymienionych funkcji Instrukcja warunkowa - if Instrukcja warunkowa w zależności od wartości warunku logicznego, podanego jako argument, wykonuje bądź nie zdefiniowany blok instrukcji z kodu programu. Możemy 9

10 utworzyć blok instrukcji, które zostaną wykonane, jeśli warunek będzie spełniony, ale także taki, który wykona się w przypadku, gdy warunek jest fałszywy. W omawianym języku mamy do dyspozycji funkcje IF.Zasadniczo nie różni się ona od równoważnej funkcji znanej z języka C, Java. Tak jak w językach będących protoplastami - blok operacji mający wykonać się, jeśli warunek będzie spełniony, jest obowiązkowy. Jeśli chodzi o instrukcje, mające się wykonać w momencie nie spełnienia warunku, są one opcjonalne. Różnicą jest to, że instrukcje muszą być ujęte w nawiasy klamrowe ( {, } ), tworząc tym samym blok, nawet wówczas, jeśli blok instrukcji będzie stanowić pojedynczy rozkaz. Składnia funkcji IF: IF(warunekLogiczny) { # Zbiór rozkazów, które mają być wykonane, jeśli waruneklogiczny # będzie spełniony } ELSE { # Opcjonalne instrukcje, które mają wykonać się, jeśli waruneklogiczny # będzie fałszem } Instrukcja iteracyjna - for Instrukcje iteracyjne umożliwiają wielokrotne wykonanie pewnych sekwencji instrukcji, czyli pętli, które jak wiadomo są podstawą programowania. Liczba powtórzeń nazywana jest liczbą iteracji. W opisywanym języku mamy do dyspozycji jedną z kilku znanych instrukcji, mianowicie instrukcje FOR. Podobnie jak w funkcji IF trzeba pamiętać o tym, że instrukcje musza być ujęte w nawiasy klamrowe ( {, } ), nawet wówczas, jeśli blok instrukcji będzie stanowić 10

11 pojedynczy rozkaz. Dodatkowo należy zwrócić uwagę na fakt, że argumenty funkcji FOR są rozdzielone znakiem przecinka (, ), a nie tak jak w przypadku języka C, za pomocą średnika ( ; ). Składnia funkcji FOR: FOR(rozkazA,warunekLogiczny,rozkazB) { # Zbiór rozkazów, które mają być wykonane, jeśli waruneklogiczny # będzie spełniony } rozkaza waruneklogiczny rozkazb - rozkaz, który wykona się tylko raz, tuż przed wykonaniem pierwszej iteracji, - warunek ten jest sprawdzany przed wykonaniem każdej z iteracji. Jeśli jest on prawdziwy, wykonywany jest blok rozkazów, - rozkaz wykonywany każdorazowo po zakończeniu iteracji. 1.4 Funkcje biblioteczne Tak jak większość języków programowania, tak i ten jest w niewielkim stopniu użyteczny, jeśli nie zostanie wyposażony w funkcje biblioteczne. Pod pojęciem funkcji bibliotecznych kryją się zbiory funkcji, które są dołączane na życzenie programisty (poprzez użycie w kodzie programu odpowiednich słów kluczowych i nazwy biblioteki). Funkcje takie w znaczący sposób zwiększają możliwości języka, a równocześnie poprzez zamknięcie je w zewnętrzne biblioteki, unikamy nadmiernego rozrostu programu wynikowego. Również w przypadku omawianego języka mamy takie funkcje. Różnicą jest to, że dołączane są one automatycznie do każdego programu. Użyto takiego rozwiązania, ponieważ biblioteka z tymi funkcjami nie jest zbyt obszerna. 11

12 1.4.1 Funkcje arytmetyczne W celu ułatwienia pisania programów, do składni języka wprowadzono kilka podstawowych funkcji matematycznych. Służą one wyłączenie do wykonywania operacji na zmiennych typu liczbowego. Tabela 4. Predefiniowane funkcje matematyczne Nazwa Znaczenie Uwagi RANDOM() Wartość losowa x 0,1 ABS(x) Wartość bezwzględna liczby x x SIN(x) Sinus sin x COS(x) Cosinus cos x EXP(x) Eksponent e x POW(x,y) Dowolna potęga x y SQRT(x) Pierwiastek kwadratowy x Obsługa konsoli Tak jak w rzeczywistych systemach, tak i w omawianym systemie, każdy z procesów ma możliwość komunikowania się z użytkownikiem. Komunikacja taka odbywa się za pomocą konsoli wejściowej i wyjściowej. Konsola wejściowa służy do wprowadzania przez użytkownika danych potrzebnych działającemu procesowi. Natomiast na konsoli wyjściowej proces może wyświetlać informacje. Każdy z działających w systemie procesów posiada własną konsole wejściową oraz wyjściową WRITE WRITE(STRING info) Funkcja ta służy do obsługi konsoli wyjściowej procesu. Po wykonaniu takiej instrukcji, na konsoli pojawi się wartość zmiennej info. Funkcja ta służy jedynie do wyświetlania zmiennych typu łańcuchowego. Jeśli chcemy wyświetlić wartość zmiennej innego typu, należy skorzystać z funkcji konwertujących. 12

13 Parametr wywołania: info - Zmienna, której wartość ma zostać wyświetlona na konsoli wyjściowej procesu READ READ() Funkcja do obsługi konsoli wejściowej procesu. Za jej pomocą użytkownik może przekazać do działającego programu jakieś dane. Wprowadzać można dane dowolnego typu, a więc zarówno znakowego, jak i liczbowego. Niemniej jednak, jeśli proces oczekuje na daną typu liczbowego, a użytkownik wprowadzi ciąg znaków, niedający się konwertować na liczbę ustawiana jest wartość zmiennej zwracanej przez funkcję SYS_RESULT. Jeśli proces wykona tę instrukcję, a w kolejce komunikatów procesu nie będzie żadnych danych wprowadzonych z konsoli, to proces zostaje uśpiony i przeniesiony do kolejki procesów oczekujących na konsole wejściową. Obudzenie procesu następuje automatycznie, w momencie pojawienia się jakichkolwiek, zatwierdzonych danych na konsoli wejściowej. STRING/INT/FOAT - Wartość, jaką wprowadził użytkownik na konsoli wejściowej. Jeśli chcemy, aby wprowadzona wartość była automatycznie przekonwertowana do typu liczbowego, należy podstawić zwracaną wartość bezpośrednio do zmiennej typu liczbowego. Jeśli nie uda się konwersja, ustawiana jest odpowiednia wartość zmiennej, zwracanej przez funkcje SYS_RESULT. SYS_RESULT: 13

14 1 - BŁĄD proces spodziewał się liczby na konsoli wejściowej, a użytkownik wprowadził ciąg znaków niedający się konwertować do liczby Obsługa komunikacji międzyprocesowej Procesy istniejące w systemie mogą komunikować się miedzy sobą za pomocą komunikatów (ang. Message). Poniższe funkcje umożliwiają wykonywanie operacji wysyłania, odbierania komunikatów. Operacje takie można wykonywać na różne sposoby tzn.: blokujące/nieblokujące, do konkretnego procesu lub jako komunikaty rozgłoszeniowe. Wywołanie jakiejkolwiek z poniższych funkcji, powoduje ustawienie odpowiedniej wartości zmiennej MSG_RESULT. Zmienna ta jest zmienną lokalną w ramach każdego procesu. Wartość tej zmiennej może być odczytana przez proces przy użyciu funkcji MSG_RESULT() SEND SEND(INT destprocess, FLOAT message) Wysłanie wiadomości o treści message do procesu o id = destprocess. Jest to funkcja nieblokująca - czyli proces (nadawca) nie czeka na odebranie wiadomości przez destprocess, kontynuuje swoje działanie. destprocess message - uchwyt do procesu, do którego ma trafić wiadomość. Jeśli destprocess wynosi zero, to jest to wiadomość typu rozgłoszeniowego dotrze ona do wszystkich procesów aktualnie istniejących w systemie. Komunikat nie zostaje dostarczony do procesu - nadawcy, - treść komunikatu do wysłania. INT - MSG_RESULT. 14

15 MSG_RESULT : 1 - BŁĄD - destprocess nie istnieje w systemie BLOCK_SEND BLOCK_SEND(INT destprocess, FLOAT message) Wysłanie wiadomości o treści message do procesu o id = destprocess. Funkcja blokująca - proces czeka na odebranie wiadomości przez adresata. Na ten czas nadawca zostaje uśpiony i przeniesiony do kolejki procesów oczekujących na wysłanie wiadomości. Jeśli destprocess wynosi zero, to jest to wiadomość typu rozgłoszeniowego i nadawca jest uśpiony do momentu odebrania jej przez jakikolwiek proces. destprocess message - uchwyt do procesu, do którego ma trafić wiadomość. Jeśli destprocess wynosi zero, to jest to wiadomość typu rozgłoszeniowego dotrze ona do wszystkich procesów aktualnie istniejących w systemie. Komunikat nie zostaje dostarczony do procesu - nadawcy, - treść komunikatu do wysłania. INT MSG_RESULT. MSG_RESULT : 1 - BŁĄD - destprocess nie istnieje w systemie. 15

16 RECEIVE RECEIVE(INT sourceprocess) Pobranie z kolejki wiadomości komunikatu od procesu sourceprocess. Jeśli sourceprocess jest równy zero, pobierana jest pierwsza wiadomość z kolejki. Możliwa jest sytuacja, że w kolejce komunikatów nie będzie wiadomości spełniającej powyższe kryteria. W takim wypadku ustawiana jest odpowiednia wartość zmiennej zwracanej przez funkcję MSG_RESULT(). Ponieważ jest to wersja nieczekająca - niezależnie od tego czy udało się pobrać komunikat, czy też nie, proces może kontynuować działanie. Jeśli sourceprocess był uśpiony czekał na wysłanie tej wiadomości zostanie obudzony i przeniesiony do kolejki procesów gotowych. sourceprocess - uchwyt do procesu, od którego oczekujemy wiadomości. Jeśli sourceprocess wynosi zero, to jest pobierana pierwsza wiadomość z kolejki komunikatów tego procesu. FLOAT - treść komunikatu. MSG_RESULT : 2 - BŁĄD - sourceprocess nie istnieje w systemie, 3 - nie udało się pobrać odpowiedniego komunikatu. Sytuacja jest możliwa, jeśli w kolejce wejściowej wiadomości nie było wiadomości od sourceprocess, lub jeśli w kolejce nie było żadnych wiadomości i sourceprocess wynosił zero. 16

17 BLOCK_RECEIVE BLOCK_RECEIVE(INT sourceprocess) Pobranie z kolejki wiadomości komunikatu od procesu sourceprocess. Jeśli sourceprocess jest równy zero, pobierana jest pierwsza wiadomość z kolejki. Możliwa jest sytuacja, że w kolejce komunikatów nie będzie wiadomości spełniającej powyższe kryteria. Ponieważ jest to wersja funkcji blokująca, to proces wywołujący te funkcje może zostać uśpiony i przeniesiony do oczekujących na odebranie wiadomości do czasu, aż w kolejce wejściowej pojawi się odpowiedni komunikat. Jeśli uda się pobrać odpowiedni komunikat i sourceprocess był uśpiony czekał na wysłanie tej wiadomości następuje obudzenie procesu nadającego, i przeniesienie go do kolejki procesów gotowych. sourceprocess - uchwyt do procesu, od którego oczekujemy wiadomości. Jeśli sourceprocess wynosi zero, to pobierana jest pierwsza z wiadomości, z kolejki komunikatów tego procesu. FLOAT - treść komunikatu. MSG_RESULT : 2 - BŁĄD - sourceprocess nie istnieje w systemie MSG_RESULT MSG_RESULT() Funkcja podająca rezultat ostatnio wykonywanej operacji związanej z wysyłaniem/odbieraniem komunikatów. 17

18 1 - BŁĄD - proces docelowy (adresat) wiadomości nie istnieje, 2 - BŁĄD proces (nadawca), od którego ma nadejść wiadomość, nie istnieje, 3 - nie napotkano w kolejce wejściowej wiadomości, która spełnia kryteria zdefiniowane w funkcji RECEIVE Obsługa semaforów Poniższe funkcje umożliwiają tworzenie i usuwanie semaforów istniejących w systemie. Umożliwiają także wykonywanie operacji typu czekaj (ang. wait), sygnalizuj (ang. signalize) na tychże semaforach. Wywołanie którejkolwiek z poniższych funkcji, powoduje ustawienie odpowiedniej wartości zmiennej zwracanej przez funkcję SEM_RESULT(). Zmienna ta jest zmienną lokalną w ramach każdego procesu. Może być ona odczytana przez proces za pomocą wyżej wymienionej funkcji CREATE_SEMAPHORE CREATE_SEMAPHORE(INT initialvalue, INT maxvalue, STRING name); Funkcja ta tworzy nowy semafor. initialvalue - wartość początkowa semafora ( initialvalue >= 0 ), maxvalue - wartość maksymalna, jaką może osiągnąć semafor ( maxvalue >= initialvalue ), name - nazwa semafora ( przynajmniej jeden znak ). INT SEM_RESULT. 18

19 SEM_RESULT : został utworzony nowy semafor, 1 - BŁĄD - semafor o takiej nazwie istnieje już w systemie, nie utworzono semafora, 6 - BŁĄD - niepoprawne parametry utworzenia, nie utworzono semafora RELASE_SEMAPHORE Funkcja ta usuwa istniejący w systemie semafor. Jeśli w kolejce procesów oczekujących na dodatnią wartość tego semafora oczekują jakieś procesy funkcja nie usuwa semafora. Ustawiany jest odpowiedni kod wykonania operacji. RELASE_SEMAPHORE(INT handle); Parametry wywołania : handle - uchwyt do istniejącego semafora. INT SEM_RESULT. SEM_RESULT : 2 - BŁĄD - semafor o podanym uchwycie nie istnieje, 7 - BŁĄD - nie można usunąć semafora. Pod semaforem oczekują jakieś procesy OPEN_SEMAPHORE Funkcja zwraca uchwyt do semafora istniejącego w systemie. Jeśli próbujemy otworzyć semafor, który nie istnieje, zwracany jest błąd. 19

20 OPEN_SEMAPHORE(STRING name) ; name - nazwa semafora. INT - uchwyt do semafora. SEM_RESULT: 2 - semafor o podanej nazwie nie istnieje WAIT WAIT(INT handle, INT timeout) Wykonuje operacje czekaj na semaforze (ang. Wait). Operacja w zależności od parametru timeout wykonywana jest na dwa sposoby: oczekiwanie jest zakańczane w momencie, gdy semafor osiągnie wartość dodatnią, lub upłynie określona ilość taktów od momentu wywołania tej funkcji. Na czas, gdy semafor określony przez uchwyt ma wartość równą zero, proces wykonujący tą operacje jest przenoszony do kolejki procesów czekających pod semaforem. handle timeout - uchwyt do semafora, - ilość taktów, które należy odczekać. Jeśli timeout ma wartość ujemną, to funkcja zachowuje się klasycznie i czeka, aż wartość semafora osiągnie dodatnią wartość. Jeśli timeout ma wartość nieujemną, to w przypadku, gdy semafor w określonym czasie nie osiągnie wartości dodatniej, funkcja przerywa czekanie. INT SEM_RESULT. 20

21 SEM_RESULT : 0 - operacja wykonana bezbłędnie. Semafor osiągnął wartość dodatnią, 3 - upłynął czas określony przez timeout, semafor nie osiągnął wartości dodatniej, 5 - BŁĄD - semafor o podanym uchwycie nie istnieje w systemie SIGNALIZE SIGNALIZE(INT handle) Wykonuje operacje sygnalizuj na semaforze (ang. Signalize). Powoduje to zwiększenie wartości semafora. Jeśli pod semaforem były jakieś uśpione procesy (znajdujące się w kolejce oczekujących pod semaforem), następuje obudzenie pierwszego z kolejki procesów oczekujących i przeniesienie go do kolejki procesów gotowych do wykonania. Jeśli przed wykonaniem tej operacji semafor osiągnął już swoją maksymalną wartość (podawaną jako jeden z parametrów tworzenia semafora maxvalue), nie następuje zwiększenie wartości. Dodatkowo ustawiana jest odpowiednia wartość zmiennej zwracanej przez funkcje SEM_RESULT(). handle - uchwyt do semafora. INT SEM_RESULT. SEM_RESULT : 4 - funkcja usiłowała ustanowić wartość semafora większą od maksymalnej wartości semafora sugeruje to, że było wykonanych więcej operacji SIGNALIZE, aniżeli operacji WAIT na tym semaforze. Semafor, niezależnie od ilości wykonanych operacji 21

22 SIGNALIZE, nigdy nie osiągnie wartości większej, niż ustalona wartość maksymalna podczas tworzenia semafora, 5 - BŁĄD - semafor o podanym uchwycie nie istnieje WAIT_ MULTIPLE WAIT_MULTIPLE(INT handle0, INT handle1, INT handle2, INT handle3, INT waitforall,int timeout) Wykonuje operacje czekaj (ang. Wait) na kilku semaforach (wymienionych jako handle0, handle1, handle2, handle3). Funkcja zależnie od parametru waitforall czeka na wszystkie, bądź któryś z semaforów z listy. Jeśli wartość parametru waitforall jest równa zero, funkcja czeka na którykolwiek z wymienionych semaforów. Jeśli waitforall ma wartość różną od zera, funkcja czeka na dodatnią wartość wszystkich semaforów z listy. Funkcja nie musi czekać na wszystkie cztery semafory - jeśli zamiast rzeczywistego uchwytu do któregoś z semaforów podamy wartość zero, to ten uchwyt jest ignorowany. Musimy jednak podać przynajmniej jeden poprawny uchwyt. Jeśli nie podamy żadnego poprawnego - funkcja zwróci kod błędu, który możemy odczytać za pomocą funkcji SEM_RESULT(). W zależności od parametru timeout wykonywana jest na dwa sposoby: oczekiwanie jest zakańczane tylko wówczas, gdy semafor osiągnie wartość dodatnią, oczekiwanie jest zakańczane w momencie, gdy semafor osiągnie wartość dodatnią, bądź upłynie ilość taktów określona przez wielkość timeout. Dodatkowo warto napisać, że funkcja ta zachowuje się odmiennie od wielokrotnie użytej funkcji WAIT. Poniżej wyjaśnienie. WAIT_MULTIPLE(h1,h2,h3,h4,1,-1); NIE JEST RÓWNOZNACZNE WYKONANIU: WAIT(h1,-1); WAIT(h2,-1); 22

23 WAIT(h3,-1); WAIT(h4,-1); Funkcja WAIT_MULTIPLE nie wykonuje operacji WAIT na żadnym z semaforów z listy, dopóki wszystkie konieczne semafory nie osiągną wartości dodatniej. handle0 handle1 handle2 handle3 waitforall timeout - uchwyt do pierwszego semafora. Jeśli uchwyt ma wartość zero nie jest brany pod uwagę, - uchwyt do drugiego semafora. Jeśli uchwyt ma wartość zero nie jest brany pod uwagę, - uchwyt do trzeciego semafora. Jeśli uchwyt ma wartość zero nie jest brany pod uwagę, - uchwyt do czwartego semafora. Jeśli uchwyt ma wartość zero nie jest brany pod uwagę, - jeśli ma wartość zero - czeka na którykolwiek z semaforów, w przeciwnym wypadku czeka na wszystkie semafory o poprawnie zdefiniowanych uchwytach, - ilość taktów, którą należy odczekać. Jeśli timeout ma wartość ujemną, to funkcja zachowuje się klasycznie i czeka, aż wartość wszystkich wymaganych semaforów osiągnie dodatnią wartość. Jeśli timeout ma wartość nieujemną, to w przypadku, gdy wartość wszystkich wymaganych semaforów w czasie określonym przez timeout nie osiągnie wartości dodatniej, funkcja przerywa czekanie. Dodatkowo ustawiana jest odpowiednia wartość zmiennej, zwracanej przez funkcję SEM_RESULT. INT SEM_RESULT. 23

24 SEM_RESULT : 3 - w przypadku, gdy waitforall miało wartość równą zero i upłynął czas określony przez timeout, a żaden z wymaganych semaforów nie osiągnął wartości dodatniej. W przypadku, gdy waitforall miało wartość różną od zera i któryś z wymaganych semaforów nie osiągnął wartości dodatniej, 5 - niepoprawne uchwyty semaforów. Należy podać choć jeden poprawny uchwyt do semafora. Jako poprawny uchwyt, rozumiemy uchwyt do semafora, który istnieje w systemie semafor o uchwycie handle0 osiągnął wartość dodatnią oraz waitforall miało wartość równą zero (funkcja nie czekała na wszystkie semafory), 11 - semafor o uchwycie handle1 osiągnął wartość dodatnią oraz waitforall miało wartość równą zero (funkcja nie czekała na wszystkie semafory), 12 - semafor o uchwycie handle2 osiągnął wartość dodatnią oraz waitforall miało wartość równą zero (funkcja nie czekała na wszystkie semafory), 13 - semafor o uchwycie handle3 osiągnął wartość dodatnią oraz waitforall miało wartość równą zero (funkcja nie czekała na wszystkie semafory) SEM_ RESULT SEM_RESULT() Funkcja zwracająca rezultat ostatnio wykonywanej operacji związanej z semaforami. Przy pomocy tej funkcji możemy kontrolować przebieg wykonywania programu. 24

25 0 - ostatnia operacja została wykonana poprawnie, 1 - BŁĄD - próbowano utworzyć semafor o takiej samej nazwie, jak nazwa semafora istniejącego już w systemie, 2 - BŁĄD - semafor o podanej nazwie/uchwycie nie istnieje w systemie, 3 - upłynął czas czekania pod semaforem, a semafor nie osiągnął dodatniej wartości, 4 - BŁĄD - funkcja SIGNALIZE próbowała zwiększyć wartość semafora ponad wartość ustaloną podczas tworzenia semafora, 5 - BŁĄD - błędne parametry wywołania funkcji WAIT_MULTIPLE. Należy podać choć jeden poprawny uchwyt do semafora. Jako poprawny uchwyt rozumiemy uchwyt do semafora, który istnieje w systemie, 6 - BŁĄD - niepoprawne parametry funkcji CREATE_SEMAPHORE. Wartość początkowa semafora musi być >=0; Wartość maksymalna, jaką może osiągnąć semafor >= wartości początkowej; nazwa semafora musi mieć przynajmniej jeden znak, 10 - semafor o uchwycie handle0 osiągnął wartość dodatnią oraz waitforall miało wartość równą zero (funkcja nie czekała na wszystkie semafory), 11 - semafor o uchwycie handle1 osiągnął wartość dodatnią oraz waitforall miało wartość równą zero (funkcja nie czekała na wszystkie semafory), 25

26 12 - semafor o uchwycie handle2 osiągnął wartość dodatnią oraz waitforall miało wartość równą zero (funkcja nie czekała na wszystkie semafory), 13 - semafor o uchwycie handle3 osiągnął wartość dodatnią oraz waitforall miało wartość równą zero (funkcja nie czekała na wszystkie semafory) Obsługa urządzeń Poniższe funkcje umożliwiają tworzenie (ang. Create) i usuwanie (ang. Relase) urządzeń istniejących w systemie. Za ich pomocą możemy także wykonywać operacje odczytu (ang. Read) oraz zapisu(ang. Write) danych z/do urządzenia. Do dyspozycji mamy jeszcze kilka innych pomocniczych funkcji. Wywołanie którejkolwiek z poniższych funkcji powoduje ustawienie odpowiedniej wartości zmiennej zwracanej przez funkcję DEV_RESULT. Wszystkie procesy działające w systemie mogą zapisywać i odczytywać dane z urządzeń. Natomiast tworzyć i usuwać urządzenia z systemu może tylko proces systemowy. Funkcje READ, WRITE są funkcjami, które mogą zostać wykonane przez system w różnym czasie. Im częściej, zapisujemy/odczytujemy dane z urządzenia tym szybciej wykonywane są te operacje. Tak jak w rzeczywistych systemach - czas odczytu/zapisu jest z/do urządzenia zależy (miedzy innymi) od częstości dostępu do danego urządzenia (pliku).czas dostępu jest także w pewnym stopniu dziełem przypadku (zależy np. od miejsca, gdzie znajduje się plik). W systemie opisywanym w tej pracy mamy podobną sytuację. Utworzenie urządzenia w systemie pociąga za sobą utworzenie rzeczywistego pliku w katalogu domowym systemu. Plik taki posiada nazwę identyczną z nazwą urządzenia i rozszerzenie.dev. Jeśli taki plik istnieje w momencie tworzenia urządzenia w wirtualnym systemie to zawartość tego nowo utworzonego urządzenia jest inicjowana danymi z tego pliki. Umożliwia to przechowywanie danych pomiędzy kolejnymi cyklami tworzenia/usuwania urządzenia, a nawet pomiędzy kolejnymi uruchomieniami systemu. 26

27 MAKE_DEVICE MAKE_DEVICE(INT accesmode, INT maxopens, STRING name) Funkcja ta tworzy nowe urządzenie. Utworzyć urządzenie może tylko proces systemowy. Jeśli proces działający w trybie użytkownika próbuje wykonać tą instrukcję sygnalizowany jest błąd. accesmode - definiuje, w jaki sposób możemy używać tego urządzenia. Dopuszczalnie są wartości takie jak poniżej: 10 tylko do odczytu, 01 tylko do zapisu, 11 możliwy jest zarówno zapis jak i odczyt. maxopens name - dodatnia liczba określająca maksymalną ilość procesów, która może korzystać z tego urządzenia w tym samym czasie. Jako korzystanie z urządzenia rozumiemy jego otwarcie przez proces. Jeśli proces próbuje otworzyć urządzenie, które jest już otwarte przez liczbę procesów równą maxopens, proces zostanie uśpiony i przeniesiony do kolejki procesów czekających na otwarcie urządzenia. W momencie, gdy któryś z procesów aktualnie mający otwarte to urządzenie, zamknie je następuje automatyczne obudzenie pierwszego z procesów oczekujących pod tym urządzeniem, - unikalna, w skali sytemu, nazwa urządzenia. Nazwa musi się składać przynajmniej z jednego znaku. INT DEV_RESULT. 27

28 DEV_RESULT : 1 - BŁĄD - urządzenie o podanej nazwie istnieje już w systemie, 2 - BŁĄD - niepoprawne parametry funkcji, 8 - BŁĄD - proces nieuprawniony do tworzenia urządzeń. Tylko proces systemowy może tworzyć urządzenia RELASE_ DEVICE RELASE_DEVICE(INT handle) Usunięcie z systemu urządzenia o podanym uchwycie. Usunąć urządzenie może tylko proces systemowy. Jeśli proces działający w trybie użytkownika próbuje wykonać tę instrukcję sygnalizowany jest błąd. Nie można usunąć urządzenia, jeśli jest ono otwarte przez jakiekolwiek procesy, lub jeśli jakieś procesy czekają na otwarcie urządzenia. Jeśli proces próbuje usunąć urządzenie, znajdujące się w takim stanie, sygnalizowany jest błąd. handle - uchwyt do urządzenia, które chcemy usunąć. INT DEV_RESULT. DEV_RESULT: 4 - BŁĄD - urządzenie o podanym uchwycie nie istnieje w systemie, 8 - BŁĄD - proces nieuprawniony do usuwania urządzeń. Tylko proces systemowy może usuwać urządzenia, 28

29 13 - BŁĄD nie można usunąć urządzenia - jest ono otwarte przez jakiś proces, lub jakiś proces czeka na otwarcie urządzenia OPEN_ DEVICE OPEN_DEVICE(STRING name, INT timeout, INT accesmode) Funkcja otwiera urządzenie o podanej nazwie i zwraca uchwyt do tego urządzenia. Jeśli proces próbuje otworzyć urządzenie, które jest już otwarte przez liczbę procesów równą maxopens, proces zostanie uśpiony i przeniesiony do kolejki procesów czekających na otwarcie urządzenia. W momencie, gdy któryś z procesów, aktualnie mający otwarte to urządzenie zamknie je - następuje automatyczne obudzenie pierwszego z procesów oczekujących pod tym urządzeniem. Kursor urządzenia jest ustawiany na sam początek otwartego urządzenia. name timeout - unikalna, w skali sytemu, nazwa urządzenia, które chcemy otworzyć. Nazwa musi się składać przynajmniej z jednego znaku, - jeśli proces próbuje otworzyć urządzenie, które jest już otwarte przez liczbę procesów równą maxopens, proces będzie przeniesiony do kolejki procesów czekających na otwarcie urządzenia. Wielkość timeout określa, jaki czas proces czeka na otwarcie zajętego urządzenia. Jeśli timeout jest wartością nieujemną, proces jest usypiany, aż do upłynięcia ilości taktów określonych przez timeout. Jeśli w tym czasie urządzenie się nie zwolni, przerywane jest czekanie i ustawiana jest odpowiednia wartość DEV_RESULT. Jeśli timeout ma wartość ujemną, proces czeka, aż możliwe będzie otwarcie urządzenia. 29

30 accesmode - tryb, w jakim otwieramy urządzenie. Dopuszczalne wartości: 10 tylko do odczytu, 01 tylko do zapisu, 11 możliwy jest zarówno zapis jak i odczyt. Parametr ten musi być niesprzeczny z parametrem accesmode, z jakim utworzono urządzenie. INT - uchwyt do urządzenia. DEV_RESULT: 3 - BŁĄD nie można otworzyć urządzenia w żądanym trybie zapisu/odczytu, 4 - BŁĄD - urządzenie o podanej nazwie nie istnieje, 5 - upłynął czas określony przez timeout i urządzenie nie zwolniło się, 6 - BŁĄD - urządzenie jest już otwarte przez ten proces CLOSE_ DEVICE CLOSE_DEVICE(INT handle) Funkcja zamyka urządzenie o podanym uchwycie. Jeśli na otwarcie tego urządzenia oczekiwały jakieś procesy (znajdujące się w kolejce procesów oczekujących na otwarcie urządzenia), wybierany jest pierwszy z kolejki i przenoszony do kolejki procesów gotowych. handle - uchwyt do urządzenia, które chcemy zamknąć. 30

31 INT DEV_RESULT. DEV_RESULT: 4 - BŁĄD - urządzenie o podanym uchwycie nie istnieje w systemie, 7 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces WRITE WRITE(INT handle,float data) Funkcja zapisuje dane do urządzenia. Zapis jest przeprowadzany w miejscu, gdzie znajduje się kursor w urządzeniu. Jeśli zapisujemy w miejscu, gdzie znajdują się już jakieś dane stare dane zostają nadpisane przez nowe. W zależności od czasu, jaki upłynął od ostatniego dostępu do urządzenia może okazać się, że proces zostanie przeniesiony do kolejki procesów uśpionych, oczekujących na operacje zapis/odczyt do/z urządzenia. Po upływie czasu oczekiwania proces jest automatycznie przenoszony do kolejki procesów gotowych. Długość czasu oczekiwania jest wprost proporcjonalna do okresu czasu, jaki upłynął od momentu ostatniej operacji zapisu/odczytu do/z urządzenia. handle data - uchwyt do urządzenia, do którego chcemy zapisać dane, - dane do zapisania. INT DEV_RESULT. DEV_RESULT: 4 - BŁĄD - urządzenie o podanym uchwycie nie istnieje w systemie, 7 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces, 31

32 10 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces w trybie do zapisu CLEAR_ DEVICE CLEAR_DEVICE(INT handle) Usunięcie wszystkich danych z urządzenia. handle - uchwyt do urządzenia, w którym chcemy usunąć wszystkie dane. Zwracana wartość INT DEV_RESULT. DEV_RESULT: 4 - BŁĄD - urządzenie o podanym uchwycie nie istnieje w systemie, 7 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces, 10 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces w trybie do zapisu DEV_ CLEAR DEV_READ(INT handle) Funkcja odczytuje pojedynczą daną z urządzenia. Odczyt jest przeprowadzany w miejscu, gdzie znajduje się kursor w urządzeniu. W zależności od czasu, jaki upłynął od ostatniego dostępu do urządzenia może okazać się, że proces zostanie przeniesiony do kolejki procesów uśpionych, oczekujących na operacje zapis/odczyt do/z urządzenia. Po upływie czasu oczekiwania, proces jest automatycznie przenoszony do kolejki procesów gotowych. Długość czasu oczekiwania jest wprost proporcjonalna do okresu czasu, jaki upłynął od momentu ostatniej operacji zapisu/odczytu do/z urządzenia. 32

33 handle - uchwyt do urządzenia, z którego chcemy odczytywać dane. FLOAT - odczytana dana. DEV_RESULT : 4 - BŁĄD - urządzenie o podanym uchwycie nie istnieje, 7 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces, 11 - BŁĄD - kursor znajduje się na końcu urządzenia brak danych do odczytania, 12 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces w trybie do odczytu SEEK SEEK(INT handle, INT newposition) Funkcja powoduje przesunięcie wirtualnego kursora urządzenia. Kursor ten wskazuje miejsce w urządzeniu, na którym będą przeprowadzane operacje zapisu i odczytu danych do/z urządzenia. handle newposition - uchwyt do urządzenia, w którym chcemy przesunąć kursor, - nowa pozycja kursora w urządzeniu. newposition musi być większa od 0 (kursor przed pierwszym elementem) i mniejsza od rozmiaru urządzenia. FLOAT - odczytana dana. 33

34 DEV_RESULT: 4 - BŁĄD - urządzenie o podanym uchwycie nie istnieje, 7 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces, 9 - BŁĄD - niepoprawna wartość newposition POS POS(INT handle) Funkcja zwraca bieżącą pozycje wirtualnego kursora urządzenia. Kursor ten wskazuje miejsce w urządzeniu, na którym będą przeprowadzane operacje zapisu i odczytu danych do/z urządzenia. handle - uchwyt do urządzenia. INT - pozycja wirtualnego kursora w urządzeniu. DEV_RESULT: 4 - BŁĄD - urządzenie o podanym uchwycie nie istnieje, 7 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces. 34

35 SIZE SIZE(INT handle) Funkcja zwraca rozmiar urządzenia, czyli ilość aktualnie znajdujących się danych w urządzeniu. handle - uchwyt do urządzenia. INT - rozmiar urządzenia. DEV_RESULT : 4 - BŁĄD - urządzenie o podanym uchwycie nie istnieje, 7 - BŁĄD - urządzenie nie jest otwarte przez ten proces Procesy i ich obsługa Opisywany język umożliwia tworzenie kolejnych procesów, na podstawie skompilowanych źródeł programu. Pliki, które zawierają taki skompilowany kod, znajdują się w katalogu domowym systemu. Posiadają one rozszerzenie *.bin CREATE_PROCESS CREATE_PROCESS(STRING name, INT priorytet, INT systemprocess) Funkcja ta tworzy nowe procesy w systemie. Proces jest tworzony na podstawie skompilowanego programu. Plik z tymże programem musi znajdować się w katalogu domowym systemu. Każdy proces może załadować inny program, pod warunkiem, że są spełnione następujące założenia: 35

36 proces wykonywany w trybie użytkownika może utworzyć tylko proces użytkownika, natomiast procesy wykonywane w trybie systemowym, mogą tworzyć nowe procesy, działające zarówno w trybie użytkownika, jak i trybie systemowym. priorytet tworzonego procesu może być równy lub mniejszy od priorytetu wywołującego tą funkcje. name priorytet systemprocess - nazwa pliku z programem, na podstawie którego ma być utworzony nowy proces, - priorytet, z jakim ma być utworzony proces. Zakres poprawnych wartości dla priorytetu zawiera się w przedziale od 1 do 11, - określa, czy nowo utworzony proces ma być procesem systemowym, czy też zwykłym procesem wykonywanym w trybie użytkownika. Wartość równa zero proces użytkownika, wartość różna od zera proces systemowy BŁĄD - niepoprawna nazwa programu do załadowania, lub niepoprawny format pliku z programem, -2 - BŁĄD - niespełnione powyżej wymienione założenia tworzenia nowego procesu, -3 - BŁĄD wartość priorytetu z poza dopuszczalnego zakresu,... - Uchwyt (numer PID) nowo utworzonego procesu. SYS_RESULT: -1 - BŁĄD - niepoprawna nazwa programu do załadowania, lub niepoprawny format pliku z programem, 36

37 -2 - BŁĄD - niespełnione powyżej wymienione założenia tworzenia nowego procesu, -3 - BŁĄD wartość priorytetu z poza dopuszczalnego zakresu GET_ MY_ ID GET_MY_ID() Funkcja ta zwraca numer PID procesu wywołującego funkcje. PID jest zmienną typu INT i jego wartość jest unikalna w skali systemu. INT - identyfikator (PID) procesu, który wywołał tą funkcję. 37

38 2. Spis tabel TABELA 1. TYPY ZMIENNYCH...6 TABELA 2. OPERATORY DLA TYPÓW LICZBOWYCH...8 TABELA 3. OPERATORY DLA TYPU ŁAŃCUCHOWEGO...8 TABELA 4. PREDEFINIOWANE FUNKCJE MATEMATYCZNE