9. СемафорныепримитивыДейкстры. Решение задачи производителя и потребителя с помощью семафоров.

Семафор – неотрицательная целочисленная переменная, разделяемая несколькими синхронизируемыми процессами, для изменения кот.определено 2 примитива: P(s) и V(s).

P(s) (с дат. probieren) – проверяет, если s=0, то процесс блокируется, после этого s уменьшается (s--)

V(s) (сдат. verfrogen) – s++

P(s) блокирует процесс, если семафор =0. Процесс находится в состоянии блокировки до тех пор, пока семафор не увеличится. Ненулевой семафор уменьшается на 1. V(s) увеличивает семафор на 1.

Достоинства: отсутствие бесполезных циклов ожидания выполнения какого-либо условия; процесс блокируется и не занимает процессорное время, разблокируясь только когда семафор становится ненулевым.

Решение задачи производителя – потребителя с помощью семафора

Имеется несколько процессов производителя информации и несколько процессов-потребителей. Производитель размещает данные в буфере величины n, потребитель их оттуда забирает. Требуется обеспечить бесперебойную работу системы производитель-потребитель, учитывая следующие ограничения:

1. производитель не может писать в переполненный буфер

2. потребитель не может читать из пустого буфера

3. никакие 2 процесса не могут одновременно обращаться к буферу

Производитель	Потребитель
Shared semaphore mutex=1 Shared semaphore full=0 Shared semaphore empty=n while (true){ produce p(empty) p(mutex) write v(mutex) v(full) }	Shared semaphore mutex=1 Shared semaphore full=0 Shared semaphore empty=n while (true){ p(full) p(mutex) read v(mutex) v(empty) use }

Мьютекс – двоичный семафор, обычно исп. для обеспечения синхронизации доступа к критическим ресурсам.при этом если ресурс свободен, то mutex=1; если ресурс занят, то mutex=0.

10. Монитор Хоара как примитив синхронизации высокого уровня. Решение задачи производителя и потребителя с помощью мониторов.

Монитор Хоара—механизм синхронизации, предоставляемый языками высокого уровня, представляет собой класс, определенные в котором методы могут вызываться одновременно только в одном процессе, тем самым реализуется взаимоисключение. Внутри монитора в момент времени может находиться только один процесс.

monitor M{

void get(){

…}

void put(){

…

} }

Компилятор ЯВУ дополняет вызовы методов монитора прологом и эпилогом, формируя тем самым критическую секцию. Обычно для этого используются семафоры.

Преимущества:

• Программисту не нужно явно определять критические секции, отслеживать использование семафоров или алгоритмов синхронизации, вместо этого достаточно определить критические участки методами монитора

• Монитор предоставляет возможность объявления переменных состояния, над которыми доступны два примитива wait и signal. Примитив wait произведенный над переменной состояния заставляет вызвавший процесс перейти в состояние ожидания на данной переменной. Из состояния ожидания процесс может выйти только получив на этой же переменной сигнал примитива signal, который вызван другим процессом

monitor M {

производитель	потребитель
… { m.empty.wait m.put() full.signal }	… { m.full.wait m.get() empty.signal }

state full;

state empty;

voidget() {

}

voidput() {

} }

Методы монитора могут использовать в своем коде только свои аргументы и переменные, определенные внутри монитора и недоступные снаружи.

Если на переменной состояния заблокировано несколько процессов, то на поступлении сигнала на этой переменной разблокируется только один процесс, причем в зависимости от реализации это может быть первый заблокировавшийся, последний или случайный.

Переменные состояния не имеют памяти, поэтому при поступлении сигнала на переменной на которой нет заблокированных процессов сигнал будет утерян.