13. Два процесса называются параллельными, если их выполнение может перекрываться во времени.

В мультипроцессорной системе достигается физическая параллельность.

Когда один процессор – логическая параллельность.

Виды взаимодействия процессов:

• обмен информацией

• конкуренция за доступ к ресурсам

• согласование действий процессов

Механизмы взаимодействия параллельных процессов:

• разделяемые переменные

• передача сообщений

Способы передачи сообщений:

• разделяемая память

• каналы – один процесс пишет, другой читает

• сокет – поддерживаемый ядром механизм, скрывающий особенности среды и позволяющий единообразно взаимодействовать процессам

• почтовые ящики

• вызов удаленной процедуры

Проблемы параллельных процессов:

• состояние гонок – несколько процессов считывают или записывают одновременно

• блокировки и взаимоблокировки при доступе к ресурсам

• трудно обнаруживаемые программные ошибки

14. Взаимное исключение – механизм, который гарантирует, что в любой момент времени только один процесс выполняет некоторую определенную последовательность действий и тем самым исключает возможность работы другого процесса.

Критический ресурс – ресурс, которому в каждый момент времени возможен доступ только одного процесса.

Доступ к такому ресурсу осуществляется в критической секции.

Критическая секция – часть кода, которая в любой момент времени может выполняться только одним процессом.

Взаимное исключение может привести:

• к взаимной блокировке

• голоданию

Для правильной совместной работы параллельных процессов необходимо:

• два процесса не должны одновременно находиться в критической секции

• в программе не должно, быть заложено ни каких, первоначальных предположений о скорости или количестве процессов

• процесс, находящийся вне критической секции не должен блокировать другой процесс

• должна быть невозможна ситуация, когда процесс вечно ждет попадания в критическую секцию

• когда в критической секции нет ни одного процесса, любой процесс может получить доступ к ней

• процесс остается в критической секции только в течении ограниченного времени

Подходы к достижению взаимного исключения:

• Программный – сам процесс ответственен за достижение взаимного исключения

• Аппаратный – с использованием специальных машинных команд

• Поддержка со стороны ОС или среды программирования

15. Аппаратные способы достижения взаимного исключения.

Завершение прерываний – процессор переключается на другой процесс только по прерыванию

Недостатки аппаратного способа:

• он применим только в однопроцессорных системах

• важные события ввода вывода могут быть не отобраны

Программные способы достижения взаимного исключения.

Переменные блокировки – процесс перед входом в критическую ситуацию непрерывно проверяет значение переменной блокировки, чтобы определить, свободен или занят ресурс.

Недостатки программного способа:

• те же что и при организации доступа к общим переменным

• если после выхода из критической ситуации процесс по какой-либо причине не установит значение переменной блокировки равным нулю, то другие процессы не смогут войти в критическую ситуацию

• непроизводительный расход времени процессора