3631

Теория с вычислительных процессов

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Процессы. Параллельные процессы. Последовательные процессы Цель работы: Усвоить понятие процесса. Изучить виды процессов и способы их взаимодействия. Рекомендации по выполнению работы 1. проработать материал лекции 9-14 2. При оформлении выполненног...

Русский

2012-11-04

63.5 KB

18 чел.

Процессы. Параллельные процессы. Последовательные процессы

Цель работы: Усвоить понятие процесса. Изучить виды процессов и способы их взаимодействия.

Рекомендации по выполнению работы

1. проработать материал лекции 9-14

2. При оформлении выполненного пункта задания не руководствуйтесь пословицей “краткость- сестра таланта”, расписывайте свои аргументы подробнее

Задания

1. Изложите суть проблем, возникающих в модели системы, описанной притчей о пяти обедающих философах.

2. Объясните, каким образом совокупность обычных операторов последовательного программирования может быть взята за основу структуры последовательных взаимодействующих процессов.

3. Опишите структуру и способ построения системы, в которой ограниченное число физических ресурсов, таких, как диски и печатающие устройства, разделено между большим количеством процессов с переменной потребностью в этих ресурсах.

Задание 1

Изложите суть проблем, возникающих в модели системы, описанной притчей о пяти обедающих философах.

Решение

В компьютерных науках параллелизм — это свойство систем, при котором несколько вычислений выполняются одновременно, и при этом, возможно, взаимодействуют друг с другом. Вычисления могут выполняться на нескольких ядрах одного чипа с вытесняющим разделением времени потоков вычислений на одном процессоре, либо выполняться на физически отдельных процессорах.

Поскольку вычисления в параллельных системах взаимодействуют друг с другом, число возможных путей выполнения может быть чрезвычайно велико, и результирующий итог может стать недетерминированным. Параллельное использование общих ресурсов может стать одним из источников недетерминированности, приводящей к таким проблемам, как взаимная блокировка или фатальный недостаток ресурсов.

Проблема обедающих философов — классическая проблема с параллелизмом и разделяемыми ресурсами.

Формулировка задачи, предложенная Эдсгером Дейкстрой, заключается в следующем:

В одном пансионе, открытом богатым филантропом, были собраны пять знаменитых философов. Предаваясь размышлениям, они независимо друг от друга заходили обедать в общую столовую. В столовой стоял стол, вокруг которого был поставлены стулья. Каждому философу свой стул. Слева от философа лежало по вилке, а в центре стола стояла большая тарелка спагетти. Спагетти можно было есть только двумя вилками, а потому, сев за стол, философ должен был взять вилку соседа справа (если она, конечно, свободна).

Кроме проблемы создания модели такой системы, существуют также проблемы ее анализа. Существует вероятность того, что кто-либо из философов может так и не приступить к еде, т.к. одна из вилок или даже обе вместе могут быть постоянно заняты. А если они сядут за стол одновременно, то возникает вариант взаимной блокировки всех философов.

Решение задачи заключается в обеспечении согласованного доступа нескольких потоков к разделяемым ресурсам.

Задание 2

Объясните, каким образом совокупность обычных операторов последовательного программирования может быть взята за основу структуры последовательных взаимодействующих процессов.

Решение

Последовательным называется процесс, имеющий в алфавите символ естественно, что это событие может быть только последним в работе процесса. По этой причине мы ставим условием, что  не может служить альтернативой в конструкции выбора:

{х : В->Р{х)) неверно, если В

При проектировании процесса для решения некоторой сложной задачи часто бывает полезно разбить ее на две под­задачи, одна из которых успешно завершается до начала другой. Если Р и Q— последовательные процессы с одним и тем же алфавитом, их последовательная композиция Р; Q представляет собой процесс, ведущий себя сначала как Р, а после успешного завершения Р продолжающий вести себя как Q. Если успешного завершения Р не происходит, то не завершается и (Р; Q) .

Последовательность символов называется предложением процесса Р, если после выполнения соответствующей последовательности действий Р успешно завершается. Множество всех таких предложений называется языком, допускаемым Р. Таким образом, обозначения, введенные для описания последовательных процессов, можно использовать и для определения грамматики простого языка типа тех, что применяются при взаимодействии человека с машиной.

Законы для последовательной композиции аналогичны законам для конкатенации протоколов, а ПРОПУСК играет роль единицы:

Взаимодействие процессов между собой необходимо для синхронизации исполнения процессов между собой, обеспечению совместного использования ресурсов и т. д. Таким образом, взаимодействующие процессы представляют собой обычные совокупности операторов последовательного программирования с реализованным взаимодействием между ними.

Задание 3

Опишите структуру и способ построения системы, в которой ограниченное число физических ресурсов, таких, как диски и печатающие устройства, разделено между большим количеством процессов с переменной потребностью в этих ресурсах.

Решение

При построении системы, в которой ограниченное число физических ресурсов разделено между большим количеством процессов с переменной потребностью в этих ресурсах необходимо предусмотреть методы разрешения конфликтов при попытке совместного использования ресурсов. Для этого используют следующие решения:

  1.  Организация критических секций. В момент вхождения программы в критическую секцию, все действия, которые могут помешать ее исполнению, запрещаются. Их разрешение выполняется только по факту завершения исполнения процесса (его критической секции);
  2.  Семафоры. Механизм семафоров основан на создании некоторые виртуальных ресурсов – семафоров. Процесс, в котором необходимо получить доступ к ресурсу, первоначально обращается к семафору и если он открыт, закрывает его и выполняет требуемые действия. По факту завершения работы, семафор открывается. В случае, если при обращении к семафору он закрыт, процессе ожидает его открытия;
  3.  Планирование ресурсов. Данный метод позволяет избежать ошибки в разрешении конфликтов. Возможны ситуации, когда один и тот же процесс при разрешении конфликтов будет непрерывно получать доступ к требуемому ресурсу, тогда как прочие ресурсы будут бесконечно находиться в очереди.  Для исключения подобных ситуаций выполняется планирование ресурсов (определяется дисциплина обслуживания очереди: первым пришел – первым ушел и т. д.).
  4.  Организация очереди.  Для организации совместного использования печатающих устройств используется очередь FIFO (First In First Out – первым пришел – первым ушел). При получении заявки на печать, в то время, как печатающее устройство используется, поступившая заявка ставится в очередь и обрабатывается после освобождения печатающего устройства.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33529. Литературный процесс 30-х годов (ведущие темы, основные имена) 13.59 KB
  Печатались новые произведения Н. Новые сферы жизни человека новые конфликты новые характеры видоизменение традиционного литературного материала привели к появлению новых героев к возникновению новых жанров новых приемов стихосложения к поискам в области композиции и языка.
33530. Литературные объединения 20-х годов, их роль в развитии литературы 25.13 KB
  в литературной жизни продолжали существовать литературные организации и группы писателей: футуристы акмеисты Пролеткульт сложившиеся в начале 1910х годов. Одной из самых многочисленных и авторитетных литературных организаций объединивших пролетарских поэтов и писателей стал Пролеткульт. Его теория пролетарской культуры оказала большое влияние на русскую литературу 1920 1930х годов особенно на творчество пролетарских поэтов и писателей. Драматическим моментом в судьбе Пролеткульта стал раскол который произошел накануне Первого...
33531. Несвоевременные мысли» М.Горького как опыт национальной самокритики 20.06 KB
  Советское литературоведение отталкиваясь от определения Ленина Горький не политик толковало публицистику как отступление от правды большевизма. Это хорошо понимал и сам Горький. Горький подозревает крестьянство в тяжких грехах и противопоставляет ему рабочий класс напутствуя: Не забывайте что вы живете в стране где 85 населения – крестьяне и что вы среди них маленький островок среди океана. На крестьянство Горький не рассчитывает потому что оно жадное до собственности получит землю и отвернется изорвав на онучи знамя Желябова.
33532. Тема любви в лирике В.Маяковского и лирике С.Есенина 20-х гг. 21.61 KB
  Октябрьская революция раскрепостив человека создала условия для торжества любви любви как счастья как радости. Это произведение о человеческой любви во всех ее проявлениях о любви в самом широком смысле этого слова. Утверждая право человека ненавидеть во имя любви Маяковский по ходу эволюции своего лирического героя показывает как его чувства становятся социально осмысленными.
33533. Отражение истории в судьбе Г.Мелехова (по роману М.Шолохова «Тихий Дон») 14.64 KB
  Григорий Мелехов – это главный герой романа. На войне герой возмужал заслужил четыре георгиевских креста и четыре медали стал офицером поддержал казачью честь и славу но стал злым. После знакомства с большевистской философией герой чувствует себя зрячим. Трех коней убили под Григорием в пяти местах продырявлена его шинель но геройство оказывается напрасным – поток Красной армии затопляет Донскую землю.
33534. Проблематика и жанровые особенности романа М.Шолохова «Тихий Дон» 16.39 KB
  Действительно Шолохов в отличие от автора “Войны и мира†не дает в романе теоретического обоснования своей исторической концепции несмотря на то что его трактовка исторических событий нередко отличается от главенствовавшей тогда в исторической науке. В своем романе Шолохов рисует жизнь русского донского казачества. В этом романе Шолохов освещает проблемы связанные с войной и революцией начала 20 века. Но есть в романе и другое.
33535. Политическая лирика В.Маяковского 18.44 KB
  Февральская и Октябрьская революции явились для Маяковского началом реального воплощения его идей о новом свободном человеке и счастливом мироустройстве. Отныне романтический индивидуализм присущий лирическому герою Маяковского уступил место соборности единению с миллионами я сменилось на мы конфликт личности и общества был снят самой историей. Футуристическая эстетика Маяковского сменилась доктриной коммунистического футуризма и Левого фронта искусств с его идеями искусства как жизнестроения. Знаменитые Окна РОСТА регулярно...
33536. Идейно-тематические особенности рассказов М.Зощенко. Герои, конфликты 15.7 KB
  Несмотря на то что герой не считает себя удачливым в жизни так как выходит ему время от времени перетык и прискорбный случай он философствует Жизнь штука не простая а сложная имеет на все свои взгляды: и на мужицкую жизнь блекота и слабое развитие техники и на культуру иностранную которую он знает. Я всегда стремился к изображению положительных сторон жизни. которые проповедовали свободу искусства от политики изображали действительность исходя из фактов жизни быта. Главным фактом в то время была революция которую...
33537. Повесть В.Распутина «Прощание с Матерой» как итоговое произведение «деревенской» прозы 17.11 KB
  Жанр повести можно определить как философскую притчу. Таким образом один из основных философских смыслов повести заключается в том что не нами начинается жизнь на земле и не нашим уходом заканчивается. В повести двадцать две главы в которых воспроизводится быт жителей Матеры в последние три месяца их пребывания на острове. Трагическая развязка повести проявляет авторскую позицию.