Использование методологии мониторов для реализации параллельных процессов - Дипломная работа

Параллельное программирование возникло в 1962 г. с изобретением каналов - независимых аппаратных контроллеров, позволявших центральному процессору выполнять новую прикладную программу одновременно с операциями ввода-вывода других (приостановленных) программ. В результате не только были поставлены новые задачи разработчикам операционных систем, но и появились новые возможности у прикладных программистов. Первой важной задачей параллельного программирования стало решение проблемы так называемой критической секции. Для решения данной проблемы и упрощения работы программиста были разработаны такие элементы синхронизации, как семафоры и мониторы. Сети привели к росту распределенного программирования, которое стало основной темой в 80-х и, особенно, в 90-х годах. Суть распределенного программирования состоит во взаимодействии процессов путем передачи сообщений, а не записи и чтения разделяемых переменных. Параллельная программа содержит несколько процессов, работающих совместно над выполнением некоторой задачи. Каждый процесс- это последовательная программа, а точнее - последовательность операторов, выполняемых один за другим. Если используются разделяемые переменные, то один процесс осуществляет запись в переменную, считываемую другим процессом. При любом виде взаимодействия процессам необходима взаимная синхронизация. Существуют два основных вида синхронизации - взаимное исключение и условная синхронизация. Монитор содержит переменные, хранящие состояние объекта, и процедуры, реализующие операции над ним. Лежащие в основе мониторов механизмы синхронизации (неявное исключение и условные переменные для сигнализации), реализованы также в операционной системе Unix. Монитор как представитель абстрактных типов данных обладает тремя свойствами. Одно из привлекательных свойств монитора, как и любого абстрактного типа данных, - возможность его относительно независимой разработки. Условные переменные также применяются для запуска приостановленных процессов, когда условие становится истинным. (Возможен вариант, когда сигнализатор помещается в начало очереди ожидающих процессов; это называется сигнализировать и срочно (urgent) ожидать.) Рисунок 1 - Диаграмма состояний для синхронизации в мониторах Диаграмма состояний на рисунке 1 иллюстрирует работу синхронизации в мониторах. Описание устройства жесткого диска 2.1 Компоненты дискового устройства Дисковое устройство использует быстро перемещающийся для чтения и записи данных с плоского диска, покрытого магнитными частицами. Если диск занят и выполняется условие cyl > position, то процесс вставляет значение cyl в C, иначе (cyl position) wait (scan[c], cyl); else wait (scan[n], cyl); } procedure release() { int temp; if(!empty(scan[c])) position = minrank(scan[c]); elseif (empty(scan[c]) && !empty(scan[n])) { temp = c; c=n; n= temp; position = minrank(scan[c]); } else position = -1; signal(scan[c]); } } Представим программу монитора в виде ГСА (Рисунок 6).