3.8.3. Сетевая модель взаимодействующих параллельных процессов в операционной системе.

Рассмотрим пример применения Е-сетей для имитационного моделирования совокупности взаимодействующих па­раллельных процессов. Эта совокупность «погружена» в некоторую распределенную операционную систему и обеспечивает формирова­ние потока байтов данных, их последовательную передачу по линии связи удаленному абоненту, прием байтов этим абонентом (с выда­чей сигнала уведомления передающей стороне о завершении приема каждого байта) и отображение каждого принятого байта на терми­нале. Соответственно перечисленным функциям в моделируемой си­стеме можно выделить следующие четыре взаимодействующих про­цесса:

1. Генерация потока байтов данных;

2. Передача байтов и сигна­лов уведомления по двум линиям связи;

3. Прием байтов (с формиро­ванием сигнала уведомления);

4. Отображение принятых байтов на терминале.

Посылка сигналов уведомления удаленным абонентом передаю­щей стороне на каждый принятый байт не является необычной и предусмотрена аппаратно в ряде существующих микропроцессорных контроллеров, предназначенных для асинхронной передачи данных по последовательной линии связи со скоростью в диапазоне от 50 до 19 200 бод.

Опишем более детально функции и протокол взаимодействия на­званных четырех процессов. Процесс генерации формирует за опреде­ленное время очередной байт данных и подготавливает его к переда­че удаленному абоненту. Процесс передачи начинается только после получения сигнала уведомления от удаленного абонента о заверше­нии им приема предыдущего байта. Одновременно с началом переда­чи байта может начаться генерация следующего байта, которая занимает гораздо меньше времени, чем передача байта по линии связи.

Байт данных, посланный удаленному абоненту, после прохожде­ния по линии связи временно запоминается в буферном регистре абонента. Прием байта завершается процессом приема в момент извлечения байта из буферного регистра, а это происходит после окончания вывода ранее принятого байта на терминал с помощью процесса отображения. Вслед за тем процесс приема формирует сигнал уведомления и направляет его по другой линии связи пере­дающей стороне.

С этого момента принятый байт обрабатывается с помощью про­цесса отображения, который проверяет сначала готовность терми­нала к восприятию нового байта и в случае готовности обеспечивает вывод байта на терминал. Затем процесс отображения сообщает про­цессу приема о том, что может быть принят следующий байт. Полу­чив это сообщение, процесс приема может извлечь из буферного реги­стра очередной байт, если он уже был передан. Далее описанная со­вокупность действий повторяется.

На рис. 3.18 приведена структура сетевой модели описанной системы взаимодействующих процессов. Для облегчения понимания модель условно разделена пунктирными линиями на четыре поимено­ванные секции, каждая из которых соответствует одному из рассмот­ренных процессов. На этом рисунке переходы обозначены целыми числами от 1 до 17, простые позиции — идентификаторами S₁, S₂, ..., S₂₂, единственная позиция-очередь — идентификатором Q₁ и раз­решающие позиции — идентификаторами R₁ и R₂. В идентификато­рах позиций буква характеризует тип позиции (S — простая позиция, Q — позиция-очередь и R— разрешающая позиция), а цифровая часть — уникальный номер позиции данного типа. Позиции Q₁, S₂, S_ll, S₁₉, S₂₂ в исходном состоянии модели маркированы (содер­жат по одной фишке каждая, что обозначено точками внутри симво­лов позиций).

Рис 3.18. Структура сетевой модели системы взаимодействующих

процессов

Процесс генерации потока байтов моделируется переходами 1 и 2 с соответствующими входными и выходными позициями. Позиция Q₁, совместно с переходом 1 представляет собой источник байтов данных. Фишка в позиции S₂свидетельствует о том, что линия связи для передачи байта удаленному абоненту свободна, и поэтому сразу при появлении фишки в позиции S₁(а это случится после генерации нового байта) срабатывает переход 2, так как к этому времени по­зиция S₃пуста.

Передача байта по линии связи моделируется переходом 3, кото­рый срабатывает при появлении фишки в позиции S₃, в результате чего фишка переместится в позицию S₇. Это событие является при­знаком попадания переданного байта в буферный регистр удаленного абонента.

Появление фишки в позиции S₁₀служит признаком того, что процесс приема получил сообщение от процесса отображения о вы­даче предыдущего байта на терминал. Так как позиция S₁₁занята, то срабатывает сначала переход 8, а потом и переход 7, вследствие чего фишка появится теперь в позиции S₈, свидетельствуя о готов­ности процесса приема извлечь байт из буферного регистра. Эта операция моделируется срабатыванием перехода 6. Затем немедленно сработает и переход 5, а в позициях S₄, S₅появится по одной фиш­ке. Наличие фишки в позиции S₄есть признак возникновения сигнала уведомления, который по другой линии связи, моделируемой перехо­дом 4, поступает на передающую сторону и появляется там в форме фишки в позиции S₂. Таким образом, для процесса генерации возни­кает исходное состояние, с которого было начато описание работы сетевой модели.

Из позиции S₅фишка после срабатывания переходов 9 и 10, бу­дучи размножена, переместится в позиции S₁₁и S₁₃. Появление фишки в позиции S₁₁означает, что процесс приема вернулся в исход­ное состояние, являющееся состоянием ожидания сообщения от про­цесса отображения.

Если в рассматриваемый момент времени позиция S₁₅содержит фишку (в результате предшествующего срабатывания перехода 17), то сработает переход 11, фишка возникнет в позиции S₁₄, а из нее после срабатывания перехода 12 с использованием стандартной разрешающей процедуры, ассоциированной с позицией R₂, переместится в позицию S₁₆. Траектория дальнейшего движения фишки зависит от состояния позиции R₂. Это состояние равно 1 или 2 в зависимости от того, готов или не готов терминал к восприятию очередного байта.

О готовности терминала свидетельствует наличие фишки в позиции S₁₉. Если позиция S₁₉пуста, то фишка из позиции S₁₆после срабатывания перехода 13, а затем и перехода 12 вернется в позицию S₁₆. Этот цикл перемещения моделирует опрос состояния терминала процессором в реальной системе.

Если при очередном попадании фишки в позицию S₁₆позиция S₁₉окажется занятой, то из позиции S16 фишка поступит в пози­цию S₁₈и сработает переход 14, моделирующий вывод байта на тер­минал. Затем фишка переместится в позицию S₂₀и после срабаты­вания перехода 15 появится в позициях S₂₂и S₂₁. Следовательно, для позиции S₂₂установится исходное состояние.

Из позиции S₂₁фишка через интервал «восстановления» терми­нала, моделируемый переходом 16, придет в позицию S₁₉, установив тем самым признак готовности терминала к восприятию очередного байта.

Описанный характер функционирования сетевой модели не отра­жается во всех деталях на ее структурной схеме, приведенной на рис. 3.18. В частности, схема не содержит информации об атрибутах фишек, нестандартных процедурах преобразования, процедурах вре­менной задержки, а также о нестандартных разрешающих процеду­рах. Полностью специфицировать сетевую модель можно, представив ее на языке, в терминах которого были бы описаны все ее структур­ные, процедурные и информационные аспекты.