Самостоятельная работа6

Взаимодействие и синхронизация процессов и потоков. Тупики и методы борьбы с ними

1. Цель работы: освоить основные методы организации взаимодействия процессов и потоков; изучить механизмы синхронизации процессов и потоков; овладеть методами прогнозирования возникновения тупиковой ситуации.

2.Материал для изучения:

Литература: Л1 с. 100 - 122; Л2 с. 113 - 131; Л3 с.209 - 277; Л4 с. 158 - 175; Л5 с. 375 - 416.

3.Задание:

3.1. Составить конспект по данной теме.

3.2. Ответить на контрольные вопросы:

1. Дайте характеристику возможным уровням параллелизма выполнения программ.

2. Что такое состояние состязания процессов, взаимоисключения и критические участки?

3. В чем суть возникновения взаимоблокировок процессов?

4. Дайте характеристику методам обнаружения и предотвращения тупиков?

5. Что такое мьютекс, как он используется?

6. Каким образом файлы, процессы и потоки могут быть использованы для синхронизации?

7. Перечислите синхронизирующие объекты ОС.

8. Что такое семафор, как он используется?

9. Что такое мониторы Хоара и Хансена? Как и когда они используются?

10. Какие методы могут использоваться для ликвидации тупиковых ситуаций?

11. Как по графу процессов и ресурсов можно обнаружить тупиковую ситуацию?

12. В чем заключаются недостатки использования блокирующих переменных для реализации взаимоисключений потоков?

13. Перечислите методы взаимоисключений процессов.

14. Когда возникает необходимость в синхронизации процессов?

15. Что такое задача читатели-писатели? Как она решается?

3.3. Выполнить упражнения:

А) В системе есть 3 процесса и 4 ресурса, которые можно предоставить процессам. Текущее распределение ресурсов и максимальное их количество следующее:

Процесс	Предоставлено R1,R2,R3,R4	Требуется R1,R2,R3,R4	Максимально R1,R2,R3,R4
A	0 0 1 0	2 0 0 1	4 2 3 3
B	2 0 0 1	1 1 0 0
C	0 1 2 0	2 1 0 1

Будет ли в системе тупиковая ситуация?

Б) Пусть система из семи процессов (A, B, C, D, E, F, G) и шести ресурсов по одному каждого вида (R, S, T, V, W, U) в некоторый момент времени соответствует следующему списку:

• процесс A занимает ресурс S и хочет получить ресурс R;

• процесс B ничего не использует, но хочет получить ресурс T;

• процесс C ничего не использует, но хочет получить ресурс S;

• процесс D занимает ресурс V и хочет получить ресурсы S и T;

• процесс E занимает ресурс T и хочет получить ресурс V;

• процесс F занимает ресурс W и хочет получить ресурс R;

• процесс G занимает ресурс U и хочет получить ресурс V.

Определить, заблокирована ли эта система и если да, то какие процессы в этом участвуют? Ответ получить, построив граф ресурсов и процессов.

В) Зачем в системе команд многих компьютеров предусмотрена единая, неделимая команда анализа и присвоения значения логической переменной, хотя эти же действия могут быть выполнены с помощью двух разных команд, также обычно присутствующих в системе команд? Дайте аргументированный ответ.

Самостоятельная работа7

Аппаратно-программные средства поддержки мультипрограммирования. Системные вызовы

1. Цель работы: ознакомиться с аппаратно-программными средствами поддержки мультипрограммирования; изучить реализацию системных вызовов.