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

76529. Русский язык как предмет изучения. Место русского языка в ряду других учебных предметов. Межпредметные связи на уроках русского языка 34.5 KB
  Место русского языка в ряду других учебных предметов. Межпредметные связи на уроках русского языка.На каждом уровне выделяются след основные линии: система языка или знания о языке сформированные в виде понятий способов действия а также владения самим языком и его нормами. В содержание стандарта случены отдельные сведения которые отсутствуют в современных учебниках но в то же время представляют собой ближайшую перспективу для совершенствования курса родного языка.
76530. Цели и задачи обучения русскому языку. Структура и содержание курса русского языка в средней школе 29.5 KB
  Языковая часть курса в каждой теме представлена тремя компонентами: а сведения о языке подлежащие усвоению; б умения и навыки в области культуры речи языкового анализа практические умения общеучебные умения; в способ деятельности через учебник В структуре школьной программы по русскому языку выделяются два уровня: уровень программы в целом и уровень программы каждого класса. Структура программы в целом делится на органически связанные но самостоятельные программы для каждого класса. Структура программы второго уровня уровня каждого...
76531. Методическая система, содержание ее компонентов 53 KB
  Классификация Текучева основа: использование разных источников знаний: Рассказ или слово учителя; Беседа; Разбор; Наблюдение. Классификация Лидия Прокофьевна Федоренко основа: использование разных источников знаний 3 группы методов обучения. пунктуационный диктант контрольный контроль знаний и обучающие...
76534. Значение и место учебника по русскому языку. Анализ учебника русского языка 30 KB
  В этой книге излагаете материал в соответствии с программой по предмету. Цель использования учениками: получение необходимой информации приобретения комплекса умения и навыков Для учителя: источник методической системы который помогает определить методику работы на разных этапах усвоения учебного материала чему и как учить. Систематизирующую: материал представлен в системе усвоение по системе от простого к сложному. Весь теоретический материал может быть представлен в учебниках разными способами: дедукция способ мышления основой является...
76535. Закономерности усвоения родного языка и вытекающие из них принципы 34.5 KB
  Способность ребенка понимать отвлеченное лексическое значение слова в дальнейшем приводит его к пониманию слова как части речи. В какие сроки ребенокдошкольник овладевает указанными выше фактами языка и овладевает ли зависит от того как его обучают речи каков развивающий потенциал языковой среды в которой он растет а самое главное имеет ли он возможность усваивать грамматические и лексические значения родного языка синхронно в нужных пропорциях. Письменная речь усваивается если ее опережает развитие устной речи если она является как...
76536. Упражнения по русскому языку и их виды 27.5 KB
  Приступа по критериям: Упражнение зависит от характера мыслительной деятельности учащихся аналитической и тдОт времени выполненияОт последовательности связано с этом усвоения языкового материала: 1. Пропедовтическиеподготовка к восприятию нового материала ок цент на изучаемую единицу;Иллюстративные наиболее ярко показать примеры тех языковых фактов которые разбираются на уроке;Закрепительные закрепление теоретических сведения: постоянно воспроизведение существенных признаков изучаемого материала.