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

23999. Организация питания 15.62 KB
  Чаще всего продукты вывозятся к месту соревнований какимлибо продовольственным магазином определенным управлением торговли и имеющим набор необходимых продуктов. Но это не исключает развертывания на месте соревнований магазина в котором продают хлеб овощи и фрукты кондитерские изделия фруктовую воду и другие продукты. Если недалеко есть столовая можно готовить пищу там и привозить ее в термосах к месту соревнований. Во время соревнований когда судьи не могут покинуть свой пост необходимо организовать доставку питания в термосах прямо...
24000. Место проведения соревнований 16.37 KB
  Материально техническая база За 2 3 месяца до начала соревнований все службы и главная судебная коллегия подают свои заявки на необходимые снаряжения и инвентарь в организацию проводящую соревнования. После окончания соревнований нужно собрать всё имущество и снаряжение и проверить его на допуск замены и сдачи не просушенного. на лекции и 24 час на практические занятия по следующим темам: физическая куль тура и спорт в СССР Положение о судьях и судейских коллегия; по туристским соревнованиям организация и проведение туристских слетов и...
24001. Обеспечение безопасности 16.93 KB
  Он участвует в приеме дистанций соревнований подписывает акты приемки готовит памятку по обеспечению безопасности с которой знакомятся не только представители но и участники команд. Заместитель главного судьи по безопасности до начала соревнований комплектует временный контрольноспасательный отряд из числа начальников дистанций судей медицинских работников которые в случае необходимости быстро подключаются к проведению спасательных мероприятий готовит план проведения поисковоспасательных работ соответствующее снаряжение: носилки...
24002. Организация туристского быта. Привалы и ночлеги 80.5 KB
  Практика показала что человеку достаточно одного килограмма продуктов в день. При разумном подборе продуктов дневную норму можно уменьшить до 700800 г в сутки. Способы приготовления этих продуктов они указаны на упаковке очень просты и доступны любому подростку не имеющему кулинарных навыков. Масса таких продуктов в 34 раза меньше массы исходного сырья и храниться в упакованном виде они могут длительное время.
24003. Техника и тактика движения в походе. Преодоление препятствий 115 KB
  Техника и тактика движения в походе. Преодоление препятствий Техника туризма это правила и приемы движения и преодоления естественных препятствий встречающихся на маршруте. Правильная организация движения группы обеспечивает ритмичность работы организма дозировку физических нагрузок четкость в действиях группы что в общем положительно сказывается на безопасности прохождения маршрута. Если поставить впереди мальчиков они могут задать слишком высокий темп движения.
24004. Подведение итогов похода 44.5 KB
  Подведение итогов похода И вот группа вернулась из похода но нельзя считать его законченным. На первых же после похода занятиях дети приводят в порядок групповое снаряжение сушат и ремонтируют его и сдают руководителю или ответственному за хранение возвращают взятые в прокате вещи. В случае финансирования похода учреждением руководитель обязан в трехдневный срок сдать финансовый отчет в соответствии с требованиями Инструкции о порядке учета средств и составления отчетности по туристским многодневным походам экскурсиям экспедициям и...
24005. Карта, условные знаки. Дорога и дорожные сооружения 50 KB
  Все топографические условные знаки можно разделить на четыре вида: линейные это дороги линии связи линии электропередач ручьи реки и т. Знаки легче изучать и запоминать знакомясь с ними по группам которые образуются по типу местных предметов: группа № 1 дороги и дорожные сооружения; группа № 2 населенные пункты строения; группа № 3 гидросеть то есть вода на земле; группа № 4 растительность; группа № 5 рельеф; группа № 6 пояснительные и специальные туристские знаки. Дороги и дорожные сооружения Эта группа включает в...
24006. Гидрография, растительность и рельеф 165 KB
  В этой группе пятнадцать важнейших топографических знаков которые необходимо хорошо знать туристу. Поэтому нет простого топографического знака населенного пункта он складывается из топографических знаков различных местных предметов составляющих то что называется населенным пунктом. То есть это уже знак масштабный рис. Для него существует специальный топографический знак рис.
24007. Способы измерения расстояния 24.5 KB
  способы измерения расстояния. Определение расстояний на местности производится следующими способами: измерение расстояния шагами; измерение расстояния глазомерным способом; определение расстояния по времени движения. Самым распространенным и наиболее точным из этих способов является измерение расстояния шагами. Обычно шагомерное определение расстояний проводится на средних отрезках где требуется большая точность так как при равном хорошо выверенном шаге ошибки в среднем составляют только 24 измеренного расстояния.