16. Семафор – специальная переменная, имеющая целое значение и связанную с ним очередь

Операции над семафорами:

• может быть минимизирован неотрицательным значением

• операция wait уменьшает значение семафора

• операция signal увеличивает значение семафора

Для хранения процессов, ожидающих семафоры, используется очередь.

Мьютекс – переменная, которая может находиться в одном из двух состояний – блокированном и неблокированном.

Монитор – набор процедур, переменных, объединенных в особый модуль.

Основные характеристики монитора:

• локальные переменные монитора доступны только его процедурам

• процесс входит в монитор путем вызова одной из его процедур

• в мониторе может выполняться только один процесс

• любой другой процесс, который вызвал монитор, будет ждать доступности монитора

17. Классические проблемы межпроцессорного взаимодействия.

• Производителя и потребителя (ограниченного буфера) – два процесса совместно используют буфер ограниченного размера. Производитель помещает данные, потребитель считывает

Условия синхронизации:

• производитель ждет, если буфер полон

• потребитель ждет, если буфер пуст

• работать с буфером может только один процесс

• Проблема читателей и писателей – доступ процессов к разделяемой БД.

Читатели – никогда не модифицировать БД.

Писатели – могут читать и модифицировать БД.

Правила синхронизации:

• читатели могут работать параллельно, если никто из писателей не модифицирует БД

• модифицировать БД может только один писатель, когда никто не читает информацию из БД

• переменная состояния просматривает и меняет только одни процесс

• Задача об обедающих философах.

• каждый философ должен ждать пока не освободится две вилки рядом с ним

• модификация переменных состояния должна выполняться в критической секции

• Задача о спящем парикмахере.

В парикмахерской, в которой работает один парикмахер, имеется одно кресло для стрижки и несколько кресел в приемной для посетителей (3-5), ожидающих своей очереди.

• Если в парикмахерской нет посетителей, парикмахер засыпает прямо на своем рабочем месте.

• Появившийся посетитель должен его разбудить, в результате чего парикмахер приступает к работе.

• Если в процессе стрижки появляются новые посетители, они должны либо подождать своей очереди, либо покинуть парикмахерскую, если в приемной нет свободного кресла для ожидания.

• Задача о ж/д перегоне.

Железная дорога, соединяющая два города А и В, включает участок, на котором имеется только единственный путь. Движение поездов на единственном пути подчиняется следующим ограничениям:

• на свободный единственный путь может войти поезд любого направления

• пока на единственном пути находится поезд некоторого направления, на него не может войти поезд другого направления, но может войти поезд того же направления.

18. Планирование – обеспечение поочередного доступа процессов к одному процессору.

Краткосрочное планирование – решение о том, какой из доступных процессов будет выполняться процессором.

Основные критерии краткосрочного планирования:

• время оборота – интервал времени между поступлением процесса и его завершением

• время отклика – время между подачей запроса и началом получения ответа на него

• предсказуемость – данное задание должно выполняться примерно за одно и то же время

• пропускная способность – количество процессов, завершающихся за единицу времени

• использование процессора – проценты времени, в течение которого процессор занят

Стратегии краткосрочного планирования:

• первым поступил – первым обслужен

• кратчайшая задача – первая

• наименьшее оставшееся время выполнения

• трехуровневое планирование

• Циклическое (круговое) планирование (20-200 мс)

• приоритетное планирование

19. Оперативная память — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти. Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер.

Динамическая память - это оперативная память ПК, предоставляемая программе при ее работе, за вычетом сегмента данных (64 Кбайт), стека (обычно 16 Кбайт) и собственно тела программы. Размер динамической памяти можно варьировать в широких пределах. По умолчанию этот размер определяется всей доступней памятью ПК и, как правило, составляет не менее 200…300 Кбайт. Динамическая память - это фактически единственная возможность обработки массивов данных большой размерности.

Свопинг – размещение в памяти всего процесса целиком, в запуске его на некоторое время, а затем в сбросе его на диск.

Функции ОС по управлению памятью:

• отслеживание свободной и занятой памяти

• выделение памяти процессам и освобождение памяти по завершению этих процессов

• защита памяти

• настройка адресов программ

• выделение динамической памяти

• перемещение программ между оперативной и внешней памятью

Главная операция по управлению памятью – размещение программы в ОП для ее выполнения процессором.