Многопроцессорный вычислительный комплекс на основе коммутационной матрицы с симметричной обработкой заданий всеми процессорамиРефераты >> Программирование и компьютеры >> Многопроцессорный вычислительный комплекс на основе коммутационной матрицы с симметричной обработкой заданий всеми процессорами
Алгоритм операции P:
/*
Операция над семафором типа P
входная информация:
(1) семафор;
(2) приоритет;
выходная информация:
0 - в случае нормального завершения;
1 - в случае аварийного выхода из состояния приостанова по cигналу, принятому в режиме ядра;
*/
{
Pprim(semaphore.lock);
уменьшить (semaphore.value);
если (semaphore.value >= 0)
{
Vprim(semaphore.lock); вернуть (0);
}
/* следует перейти в состояние приостанова */
если (проверяются сигналы)
{
если (имеется сигнал, прерывающий нахождение в состоянии приостанова)
увеличить (semaphore.value);
если (сигнал принят в режиме ядра)
{
Vprim(semaphore.lock);
вернуть (-1);
}
в противном случае
{
Vprim(semaphore.lock);
longjmp;
}
}
}
поставить процесс в конец списка приостановленных по семафору;
Vprim(semaphore.lock);
выполнить переключение контекста;
проверить сигналы (см. выше);
вернуть (0);
}
В начале выполнения алгоритма операции P ядро с помощью функции Pprim предоставляет процессу право исключительного доступа к семафору и уменьшает значение семафора. Если семафор имеет неотрицательное значение, текущий процесс получает доступ к критическому участку. По завершении работы процесс сбрасывает блокировку семафора (с помощью функции Vprim), открывая доступ к семафору для других процессов, и возвращает признак успешного завершения. Если же в результате уменьшения значение семафора становится отрицательным, ядро приостанавливает выполнение процесса, используя алгоритм, подобный алгоритму sleep: основываясь на значении приоритета, ядро проверяет поступившие сигналы, включает текущий процесс в список приостановленных процессов, в котором последние представлены в порядке поступления, и выполняет переключение контекста.
Алгоритм V
/*
Операция над семафором типа V
входная информация: адрес семафора
выходная информация: отсутствует
*/
{
Pprim(semaphore.lock);
увеличить (semaphore.value);
если (semaphore.value <= 0)
{
удалить из списка процессов, приостановленных по семафору, первый по счету процесс;
перевести его в состояние готовности к запуску;
}
Vprim(semaphore.lock);
}
Операция V получает исключительный доступ к семафору через функцию Pprim и увеличивает значение семафора. Если очередь приостановленных по семафору процессов непустая, ядро выбирает из нее первый процесс и переводит его в состояние "готовности к запуску". Операции P и V по своему действию похожи на функции sleep и wakeup. Главное различие между ними состоит в том, что семафор является структурой данных, тогда как используемый функциями sleep и wakeup адрес представляет собой всего лишь число. Если начальное значение семафора - нулевое, при выполнении операции P над семафором процесс всегда приостанавливается, поэтому операция P может заменять функцию sleep. Операция V, тем не менее, выводит из состояния приостанова только один процесс, тогда как однопроцессорная функция wakeup возобновляет все процессы, приостановленные по адресу, связанному с событием. С точки зрения семантики использование функции wakeup означает: данное системное условие более не удовлетворяется, следовательно, все приостановленные по условию процессы должны выйти из состояния приостанова. Так, например, процессы, приостановленные в связи с занятостью буфера, не должны дальше пребывать в этом состоянии, если буфер больше не используется, поэтому они возобновляются ядром. Еще один пример: если несколько процессов выводят данные на терминал с помощью функции write, терминальный драйвер может перевести их в состояние приостанова в связи с невозможностью обработки больших объемов информации. Позже, когда драйвер будет готов к приему следующей порции данных, он возобновит все приостановленные им процессы. Использование операций P и V в тех случаях, когда устанавливающие блокировку процессы получают доступ к ресурсу поочередно, а все остальные процессы - в порядке поступления запросов, является более предпочтительным. В сравнении с однопроцессорной процедурой блокирования (sleep-lock) данная схема обычно выигрывает, так как если при наступлении события все процессы возобновляются, большинство из них может вновь наткнуться на блокировку и снова перейти в состояние приостанова. С другой стороны, в тех случаях, когда требуется вывести из состояния приостанова все процессы одновременно, использование операций P и V представляет известную сложность. Если операция возвращает значение семафора, является ли она эквивалентной функции wakeup?
while (value(semaphore) < 0)
{
V(semaphore);
};
Если вмешательства со стороны других процессов нет, ядро повторяет цикл до тех пор, пока значение семафора не станет больше или равно 0, ибо это означает, что в состоянии приостанова по семафору нет больше ни одного процесса. Тем не менее, нельзя исключить и такую возможность, что сразу после того, как процесс A при тестировании семафора на одноименном процессоре обнаружил нулевое значение семафора, процесс B на своем процессоре выполняет операцию P, уменьшая значение семафора до –1.
 |
