Модель общей памяти
В этой модели все процессы совместно используют общее адресное пространство. Процессы асинхронно обращаются к общей памяти как с запросами на чтение, так и с запросами на запись, что создает проблемы при выборе момента, когда можно будет поместить данные в память, когда можно будет удалить их. Для управления доступом к общей памяти используются стандартные механизмы синхронизации - семафоры и блокировки процессов.
В модели все процессы совместно используют общее адресное пространство, к которому они асинхронно обращаются с запросами на чтение и запись. В таких моделях для управления доступом к общей памяти используются всевозможные механизмы синхронизации типа семафоров и блокировок процессов. Преимущество этой модели с точки зрения программирования состоит в том, что понятие собственности данных (монопольного владения данными) отсутствует, следовательно, не нужно явно задавать обмен данными между производителями и потребителями. Эта модель, с одной стороны, упрощает разработку программы, но, с другой стороны, затрудняет понимание и управление локальностью данных, написание детерминированных программ. В основном модель используется при программировании для архитектур с общедоступной памятью.
| Основные выводы и результаты · Даны формальные описания понятия «процесс» и его реализации, введены соответствующие обозначения, сформулированы законы, характеризующие разнообразные свойства процессов. · Определены понятия «протокола» и «спецификации» процесса, а также их свойства и действия с ними. · Рассмотрены системы помеченных параллельных взаимодействующих процессов, сформулированы законы и реализация различных видов взаимодействия. · Приведена и всесторонне исследована одна из трактовок задачи предложенной Дейкстрой об обедающих философах. На примере данной задачи обсуждены основные проблемы параллельных вычислений, такие как «тупик», «взаимное исключение», «бесконечный перехват» и другие, а также меры исключения этих проблем при проектировании соответствующих программ. · Исследован один специальный класс событий, называемых взаимодействиями, которые состоят в передаче сообщений. Рассмотрены варианты взаимодействий: ввод – вывод, чередование, подчинение. · Подробно рассмотрена проблема разделяемых ресурсов. Произведено сравнение и выявлены достоинства и недостатки различных видов организации разделения ресурсов, в том числе и кратных. Даны рекомендации для планирования ресурсов. · Рассмотрены основные способы взаимодействия процессов (обмен сообщениями, обмен через общую память, прямой доступ к удаленной памяти), наиболее желательные признаки параллельных алгоритмов и программ. · Рассмотрена техника многопоточной обработки и организации условных критических участков. Исследованы разновидности «мониторов» - программ со сложной схемой явного ожидания и явной подачей сигнала о возобновлении ожидающего процесса. С помощью мониторов можно эффективно реализовать множество оригинальных способов планирования. · Дан анализ основных моделей параллельных вычислений, их абстракций адекватных и полезных в параллельном программировании:процесс/канал, обмен сообщениями, параллелизм данных, модель общей памяти. |
Контрольные вопросы и задания
1.Расскажите об общем понятии процесса как математической абстракции взаимодействия системы и ее окружения.
2.Покажите, как с помощью механизма рекурсии можно описывать протяженные во времени и бесконечные процессы.
3.Объясните, как можно представить поведение процесса в виде протокола последовательности его действий.
4.Какие свойства протоколов и операции над ними Вам известны?
5.Каковы правила, помогающие получить реализации процессов, сопровожденные доказательством их соответствия исходным спецификациям?
6.Каковы способы построения из отдельных процессов систем, компоненты которых взаимодействуют друг с другом и с общим окружением?
7.Как можно избежать многих традиционных для параллельного программирования проблем, таких, как взаимное влияние и взаимное исключение, прерывания, зацикливание, многопоточная обработка и т. п.?
8.Как следует вводить понятие параллелизма?
9.Изложите суть проблем, возникающих в модели системы, описанной притчей о пяти обедающих философах.
10. Расскажите о понятии взаимодействия как об особом способе взаимосвязи двух процессов.
11. Каким образом достигается синхронизация и буферизация взаимодействия?
12. Расскажите о понятии подчинения и подчиненного процесса.
13. Объясните, каким образом совокупность обычных операторов последовательного программирования может быть взята за основу структуры последовательных взаимодействующих процессов.
14. Как известные объекты структурного и объектного программирования, такие, как мониторы, классы, модули, критические участки и заурядные подпрограммы, могут реализовываться в виде последовательных взаимодействующих процессов?
15. Как с помощью модели последовательных взаимодействующих процессов доказывается правильность при проектировании и разработке вычислительных систем?
16. Расскажите о структуре и способе построения системы, в которой ограниченное число физических ресурсов, таких, как диски и печатающие устройства, разделено между большим количеством процессов с переменной потребностью в этих ресурсах.
17. Дайте понятие виртуального ресурса.
18. Какова роль семафоров и мониторов, реальных и виртуальных процессов?
19. Расскажите о моделях параллельных вычислений и их свойствах.
20. Объясните, в чем заключаются недостатки модели общей памяти и как их следует преодолевать.
Дата добавления: 2015-07-18; просмотров: 1185;