Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ  Είναι το κεντρικό κομμάτι λογισμικού ενός συστήματος ΗΥ, το οποίο διαχειρίζεται τους υλικούς πόρους του.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ  Είναι το κεντρικό κομμάτι λογισμικού ενός συστήματος ΗΥ, το οποίο διαχειρίζεται τους υλικούς πόρους του."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

2 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ  Είναι το κεντρικό κομμάτι λογισμικού ενός συστήματος ΗΥ, το οποίο διαχειρίζεται τους υλικούς πόρους του.  Το Λ.Σ. ενεργεί σαν μία μηχανή αφαίρεσης (abstraction machine).  Διεργασίες (Processes)  Αρχεία (Files) Με την έννοια της «διεργασίας» ασχολούνται εκείνες οι διαδικασίες του Λ.Σ. που καλούνται να διαχειριστούν τη CPU, RAM, Δίσκους, Τερματικά, κ.λπ. Αυτή η διαχείριση εστιάζει στην ίση κατανομή των υλικών πόρων του υπολογιστή σε όλα τα προγράμματα που τρέχουν σε μία δεδομένη στιγμή. Με την έννοια του «αρχείου» ασχολούνται οι διαδικασίες του Λ.Σ. που παρέχουν την δυνατότητα δημιουργίας μη-προσωρινών δεδομένων (που αποθηκεύονται στη δευτεροβάθμια μνήμη). Αυτές οι διαδικασίες ασχολούνται επίσης και με την επικοινωνία με τις περιφερειακές συσκευές.

3 ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ.. Πυρήνας Λ.Σ.:  Κύριο τμήμα του Λ.Σ.  Υλοποιεί τις δύο βασικές οντότητες (processes & files) του Λ.Σ. Τρόποι Λειτουργίας:  User mode  Kernel mode (ο χρήστης δεν μπορεί να επέμβει)

4 ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ.. Διεργασίες:  Για να μπορέσει μια διεργασία χρήστη να χρησιμοποιήσει τους πόρους πρέπει να καλέσει τις κατάλληλες ρουτίνες του kernel.  Αυτό επιτυγχάνεται μέσω system calls  Το κάθε system call υλοποιείται μέσω μίας ρουτίνας η οποία βρίσκεται σε μία βιβλιοθήκη που συνδέεται (linked) με τον κώδικα της user process.  Όλες οι ρουτίνες αυτής της βιβλιοθήκης εκτελούν μία ειδική εντολή, που ονομάζεται TRAP. Η εντολή TRAP είναι αυτή η οποία αλλάζει το σύστημα από user mode σε kernel mode  H κάθε διεργασία αντιπροσωπεύει ένα εκτελούμενο πρόγραμμα.  Οι διεργασίες μπορούν να έχουν και μία ιεραρχική σχέση.  Συχνά χρειάζεται να κοινοποιήσει ο kernel σε ένα process πληροφορία. Αυτό επιτυγχάνεται με την χρήση των signals

5 ΑΡΧΕΙΑ:  Η δεύτερη βασική οντότητα είναι τα αρχεία. Συνδέονται με κλήσεις συστήματος που δημιουργούν, διαγράφουν, διαβάζουν, ενημερώνουν, (create(), rm(), read(), write()), κ.λπ. αρχεία.  Συνήθως, ένα αρχείο πρέπει πρώτα να «ανοιχτεί» (open()) πριν διαβαστεί ή ενημερωθεί και μετά να «κλειστεί» (close()).  Τα αρχεία είναι οργανωμένα σε ομάδες που ονομάζονται κατάλογοι (directories).  Ένας κατάλογος μπορεί να περιέχει έναν άλλο κατάλογο, και έτσι δημιουργείται ένα ιεραρχικό σύστημα διαχείρισης αρχείων (file system).  Πέρα από την χρησιμοποίηση των αρχείων από τους χρήστες για μη- προσωρινά δεδομένα, τα αρχεία προσφέρουν και ένα τρόπο υψηλού- επιπέδου πρόσβασης σε περιφερειακές συσκευές  Pipes: Χρησιμοποιείται ώστε δύο διεργασίες να ανταλλάξουν πληροφορίες

6 ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΡΧΕΙΩΝ ΕΝΟΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΉΜΙΟΥ

7 Με κάθε αρχείο συνδέεται επίσης και μία λίστα ελέγχου πρόσβασης (access control list) η οποία καθορίζει ποιος μπορεί να έχει πρόσβαση στο αρχείο. Όταν κάποιος επιχειρεί να ανοίξει ένα αρχείο, εξετάζεται η access control list και αν όλα είναι εντάξει, τότε το σύστημα επιστρέφει ένα “δικαίωμα/ εισητήριο» capability (που ονομάζεται επίσης file descriptor ή file handle). Οι εντολές read(), write(), και close() που θα ακολουθήσουν δέχονται σαν παράμετρο αυτό το descriptor και έτσι αποφεύγεται η χρονοβόρα διαδικασία επανεξέτασης των δικαιωμάτων πρόσβασης του χρήστη για κάθε system call στο αρχείο. Πέρα από την χρησιμοποίηση των αρχείων από τους χρήστες για μη-προσωρινά δεδομένα, τα αρχεία προσφέρουν και ένα τρόπο υψηλού-επιπέδου πρόσβασης σε περιφερειακές συσκευές (π.χ. δίσκους, τερματικά, κ.λπ). Οι συσκευές αυτές παρουσιάζονται σαν ειδικά αρχεία (device special files). Η διασύνδεση (interface) με τα device special files γίνεται με τον ίδιο τρόπο όπως και με τα παραδοσιακά αρχεία. Έτσι δημιουργείται μια αφαίρεση για αυτές τις συσκευές που κρύβει όλες τις πολύπλοκες λεπτομέρειες που αφορούν στη χρήση τους. Linux: \dev directory

8 PIPES Pipes είναι ένας μηχανισμός ο οποίος σχετίζεται με files και με processes. Χρησιμοποιείται ώστε δύο διεργασίες να ανταλλάξουν πληροφορίες. Ο τρόπος ανταλλαγής πληροφοριών γίνεται μέσω ενός file interface.  το pipe παρουσιάζεται σαν ένα ειδικό αρχείο, το οποίο μπορεί να ανοιχτεί, ενημερωθεί/διαβαστεί, και να κλειστεί. Μία διεργασία Δ1 για να στείλει πληροφορίες σε μία άλλη Δ2, ανοίγει ένα pipe και το ενημερώνει. Η Δ2 επίσης το ανοίγει και το διαβάζει. Έτσι βλέπουμε ότι το «file» αποτελεί μια αφαίρεση (abstraction) για πολλά είδη I/O: με περιφερειακές συσκευές (π.χ., δίσκους, τερματικά) και με δια-διεργαστική επικοινωνία (interprocess communication).

9 ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕΤΑΞΥ 2 ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΜΕ ΑΓΩΓΟΥΣ

10 MULTIPROGRAMMING Η έννοια του multiprogramming (πολυπρογραμματισμός) (που αναπτύχθηκε στα τέλη του ‘60) επιτρέπει τη «συμβίωση» πολλών προγραμμάτων που τρέχουν, που φορτώνονταν σε διαφορετικά τμήματα της μνήμης. Π.χ. όταν το ένα πρόγραμμα κάνει Ι/Ο, τότε το ΛΣ «δίνει» τη CPU σε κάποιο άλλο πρόγραμμα που τη χρειάζεται, κ.ο.κ. Έτσι αυξάνεται σημαντικά η απόδοση του συστήματος.

11 SPOOLING Με αυτή τη τεχνική, προγράμματα διαβάζονταν κατ’ ευθείαν στο δίσκο του συστήματος, παράλληλα με το τρέξιμο των προγραμμάτων που βρίσκονταν στη μνήμη του υπολογιστή. Όταν κάποιο απ’ αυτά τα προγράμματα τελείωνε, τότε κάποιο άλλο διαβαζόταν από τον δίσκο στο τμήμα της μνήμης που έμεινε κενό, και άρχιζε να τρέχει. Το πρόβλημα με τα παραπάνω έγκειται στο μεγάλο χρόνο απόκρισης (από τη στιγμή που ο χρήστης έδινε το πρόγραμμα του στον χειριστή, μέχρι να πάρει τα αποτελέσματα). Δηλαδή το πρόβλημα είναι η σειριακή εκτέλεση των προγραμμάτων.  Έτσι προέκυψε η έννοια του χρονομερισμού (timesharing). Στην ουσία: φέρνω το πρόγραμμα από τον δίσκο στην μνήμη (!)

12 Πρόκειται για μία μορφή multiprogramming. Παρατηρήθηκε ότι πολλοί χρήστες συνήθως «σκεφτόντουσαν» τις επόμενες κινήσεις τους και έτσι δεν χρειάζονταν τη CPU.  Η CPU μοιραζόταν στους χρήστες περιοδικά. Σε κάθε περίοδο ένας χρήστης είχε τη CPU μέχρι να τελειώσει η περίοδος, ή μέχρι να προκύψει Ι/Ο, ή να αρχίσει να «σκέφτεται». Στην ουσία: έχω πολλούς ταυτόχρονους χρήστες

13 ΜΟΝΤΈΡΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Μοντέρνα Συστήματα. Αυτά τα συστήματα εκμεταλλεύονται κυρίως τις δυνατότητες ενός δικτύου υπολογιστών. Υπάρχουν δύο βασικές έννοιες: network operating systems και distributed operating systems.  Λ.Σ. Δικτύων (Network operating systems) Σε αυτά τα συστήματα το Λ.Σ. δίνει την δυνατότητα επικοινωνίας με άλλες μηχανές συνδεδεμένες με το ίδιο δίκτυο. Για παράδειγμα, διεργασίες σε ένα υπολογιστή μπορούν να ζητήσουν αρχεία να μεταφερθούν από ένα άλλο υπολογιστή (ftp). Ακόμα μπορούν να κάνουν “remote login” σε άλλους υπολογιστές και να χρησιμοποιήσουν τους πόρους τους.  Κατανεμημένα Λ.Σ. (Distributed operating systems) Τα κατανεμημένα Λ.Σ. παρέχουν επίσης τις παραπάνω δυνατότητες. Αλλά με τρόπο διαφανή.  ο χρήστης δεν χρειάζεται να γνωρίζει ποιο αρχείο έχει αποθηκευτεί σε ποίον υπολογιστή κ.λπ. ή γενικά να γνωρίζει τίποτα περί κατανομής. Έτσι φαίνεται ότι το Λ.Σ. είναι ένα κεντρικό και όχι κατανεμημένο Λ.Σ. Ο τρόπος πρόσβασης σε όλους τους υλικούς και λογισμικούς πόρους είναι ανεξάρτητος της κατανομής.

14 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ Διεργασία: Αποτελεί την πλέον κεντρική ιδέα σε οποιοδήποτε λειτουργικό σύστημα. Είναι μια αφαιρετική θεώρηση ενός εκτελούμενου προγράμματος.

15 ΠΟΛΥΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Σ’ ένα σύστημα πολυπρογραμματισμού η CPU αξιοποιείται διαδοχικά από διαφορετικά προγράμματα, εκτελώντας κάποιος μέρος του καθενός από αυτά για δέκατα ή εκατοστά του χιλιοδευτερολέπτου. Έτσι ενώ η CPU εκτελεί σε κάθε χρονική στιγμή ένα μόνο πρόγραμμα, σε χρονικό διάστημα ενός δευτερολέπτου έχει ασχοληθεί με πολλά διαφορετικά προγράμματα. Ψευδοπαραλληλισμός: η συχνότατη εναλλαγή των προγραμμάτων που εκτελεί η CPU, εν αντιθέσει με τον πραγματικό παραλληλισμό υλικού που αφορά στην εκτέλεση υπολογισμών από τη CPU την ίδια στιγμή που μία ή περισσότερες συσκευές εισόδου/ εξόδου βρίσκονται σε λειτουργία.

16 ΜΟΝΤΕΛΟ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ Όλο το εκτελέσιμο στον υπολογιστή λογισμικό – συχνά συμπεριλαμβανομένου και του ίδιου του λειτουργικού συστήματος- είναι οργανωμένο σ’ ένα πλήθος από σειριακές διεργασίες. Η εναλλαγή των διεργασιών στη CPU δεν εγγυάται ένα σταθερό ρυθμό εκτέλεσης των υπολογισμών της κάθε διεργασίας, αλλά πιθανώς ούτε καν την επιβεβαίωση κάποιων υπολογισμών μετά την επανεκκίνηση της ίδιας διεργασίας. Συνεπώς, οι διεργασίες δεν πρέπει να προγραμματίζονται με εσωτερικές προϋποθέσεις σε ότι αφορά τη χρονική τους εξέλιξη.

17 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Για να υλοποιηθεί το μοντέλο διεργασιών, το λειτουργικό σύστημα οικοδομεί έναν πίνακα- δηλαδή μια δομή από όμοιες εγγραφές-, τον ονομαζόμενο πίνακα διεργασιών, ο οποίος περιλαμβάνει μια καταχώρηση (entry) για κάθε διεργασία. Στην καταχώρηση αυτή εγγράφονται πληροφορίες σχετικές με την κατάσταση της διεργασίας και οτιδήποτε άλλο αφορά τη διεργασία και πρέπει να φυλαχθεί όταν αυτή από εκτελούμενη γίνεται εκτελέσιμη. Όλα αυτά συμβαίνουν προκειμένου η διεργασία να συνεχίσει αργότερα την εκτέλεσή τους σαν να μην είχε διακοπεί ποτέ.

18 ΔΙΑΝΥΣΜΑ ΔΙΑΚΟΠΗΣ Διάνυσμα διακοπής (interrupt vector): σε κάθε μία ομάδα συσκευών ιδίων τύπου – δισκέτα, σκληρός δίσκος, χρονομετρητής, τερματικό- αντιστοιχεί μια θέση μνήμης, η οποία καλείται διάνυσμα διακοπής. Η θέση αυτή περιλαμβάνει τη διεύθυνση της διαδικασίας εξυπηρέτησης διακοπής.

19 ΣΚΕΛΕΤΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΝΟΣ ΛΣ ΣΕ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΕΜΦΑΝΙΣΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΔΙΑΚΟΠΗΣ 1.Το υλικό καταχωρεί το δείκτη εντολών προγράμματος, κλπ 2.Το υλικό φορτώνει το νέο δείκτη εντολών προγράμματος από το διάνυσμα διακοπής. 3.Η διαδικασία συμβολικής γλώσσας φυλάσσει τους καταχωρητές. 4.Η διαδικασία συμβολικής γλώσσας καθορίζει νέα στοίβα. 5.Η C- διαδικασία θέτει ως έτοιμη τη διεργασία εξυπηρέτησης. 6.Ο χρονοπρογραμματιστής επιλέγει την επόμενη προς εκτέλεση διεργασία. 7.Η C- διαιδικασία επιστρέφει τον έλεγχο σε κώδικα συμβολικής γλώσσας. 8.Η διαδικασία συμβολικής γλώσσας εκκινεί την εκτέλεση της τρέχουσας διεργασίας.

20 ΔΙΑΔΕΡΓΑΣΙΑΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ (IPC) Είναι συχνά αναγκαίο μια διεργασία να επικοινωνεί με μία ή περισσότερες άλλες διεργασίες (pipes). Η απαραίτητη αυτή επικοινωνία είναι προτιμότερη, όταν είναι και καλά δομημένη.

21 ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Συνθήκες Ανταγωνισμού (Race Conditions): περιγράφει καταστάσεις όπου >1 διεργασίες διαβάζουν ή γράφουν σε κοινά δεδομένα και το τελικό αποτέλεσμα εξαρτάται από το πότε τρέχει η κάθε διεργασία. Το πρόβλημα είναι: έλεγχος πρόσβασης σε κοινή μνήμη. Παράδειγμα: Δύο διεργασίες (P1, P2) κάνουν και οι δύο αναλήψεις από ένα τραπεζικό λογαριασμό (κοινό) - η μία ανήκει π.χ. στο σύζυγο και η άλλη αντίστοιχα στη σύζυγο. Η ρουτίνα ΑΝΑΛΗΨΗ καλείται και από τις δύο διεργασίες. ΑΝΑΛΗΨΗ: read (υπόλοιπο); if υπόλοιπο > ποσό_ανάληψης write (υπόλοιπο  υπόλοιπο – ποσό_ανάληψης);

22 ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΑΝΤΑΓΩΝΙΣΜΟΥ Το P1 εκτελεί το read() και μετά η CPU δίνεται στο P2 το οποίο εκτελεί read() και write(). Μετά, η CPU δίνεται στο P1 που εκτελεί το write().  μόνο η μία ανάληψη φαίνεται - η άλλη "χάθηκε". Αυτό είναι ένα "τυπικό" race condition. Κρίσιμες περιοχές (Critical Sections): Πώς μπορούμε ν' αποφύγουμε τα race conditions; Πρέπει να βρούμε ένα τρόπο ούτως ώστε μόνο ένα process να έχει πρόσβαση στα κοινά δεδομένα σε κάθε στιγμή. Αυτή η ιδιότητα λέγεται και mutual exclusion (αμοιβαίος αποκλεισμός).  ν' απομονώσουμε/κλειδώσουμε το τμήμα του κώδικα το οποίο γράφει/διαβάζει κοινή μνήμη. Αυτό το τμήμα ονομάζεται critical section.

23 ΚΡΙΣΙΜΑ ΤΜΗΜΑΤΑ  Όταν μια διεργασία απασχολείται με εσωτερικούς υπολογισμούς δεν οδηγεί σε συνθήκες ανταγωνισμού.  Σε άλλα όμως χρονικά διαστήματα, η προσπέλαση σε διαμοιραζόμενες περιοχές μνήμης ή αρχεία είναι δυνατό να οδηγήσει σε συνθήκες ανταγωνισμού. Τα συγκεκριμένα μέρη προγράμματος, που περιέχουν αυτές τις προσπελάσεις ονομάζονται κρίσιμα τμήματα.

24 ΑΠΟΔΟΤΙΚΗ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 1.Δυο διεργασίες δεν βρίσκονται ποτέ ταυτόχρονα στα κρίσιμα τμήματά τους. 2.Δεν επιτρέπονται υποθέσεις σε ότι αφορά την ταχύτητα ή το πλήθος των επεξεργαστών. 3.Διεργασία που δεν βρίσκεται σε κρίσιμο τμήμα δεν επιτρέπεται να αναστείλει άλλες διεργασίες. 4.Δεν επιτρέπεται η επ’ αόριστον αναμονή μιας διεργασίας, για να εισέλθει στο κρίσιμο τμήμα της.

25 ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΠΙΤΕΥΞΗ ΑΜΟΙΒΑΙΟΥ ΑΠΟΚΛΕΙΣΜΟΥ  Απενεργοποιώντας διακοπές  Μεταβλητές κλειδώματος  Αυστηρή εναλλαγή  Η TSL εντολή

26 ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΔΙΑΚΟΠΕΣ  Απενεργοποίηση όλων των διακοπών από μια διεργασία που εισέρχεται στο κρίσιμο τμήμα της και άρση της απενεργοποίησή τους αμέσως μετά την έξοδο της απ’ αυτό  δεν επιτρέπονται οι διακοπές χρονισμού και δεν εναλλάσσει η CPU τις διεργασίες.  Η διεργασία προσπελαύνει άφοβα την κοινή περιοχή μνήμης.  Μη ελκυστική λύση: 1.Άρση απενεργοποίησης διακοπών  η λειτουργία του συστήματος οδηγείται στο τέλος 2.Μη αποτελεσματικό αν 2 CPU  Βολικό για τον πυρήνα, αλλά δεν ενδείκνυται σαν γενικός μηχανισμός αποκλεισμού για τις διεργασίες χρήστη.

27 ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΚΛΕΙΔΩΜΑΤΟΣ Μια άλλη λύση μπορεί να βασισθεί σε lock vars. Πριν ένα process μπει στο critical section, εξετάζει/διαβάζει μία διαμοιραζόμενη μεταβλητή (ένα lock var).  Αν η τιμή της είναι 1, τότε περιμένει μέχρι να γίνει 0.  Αν η τιμή είναι 0, τότε την κάνει 1 και μετά εισβάλλει στο critical section του. Το πρόβλημα όμως δεν λύθηκε, απλώς "μετατέθηκε". Τι γίνεται αν 2 process διαβάσουν την τιμή του lock var «την ίδια στιγμή» ; Πιθανή λύση: διαδικασία ανάγνωσης, αλλά και ελέγχου πριν την ενημέρωση της μεταβλητής. Αυτό όμως τελικά δε βοηθά, μια και η παρεμβολή μπορεί να παρουσιαστεί μετά τον τελευταίο έλεγχο.

28 ΛΥΣΗ ΤΟΥ PETERSON  Συνδυασμός των lock vars με την ιδέα της σε σειρά εκτέλεση διεργασιών  Το σενάριο περιλαμβάνει 2 διεργασίες. Υπάρχουν 2 ρουτίνες που καλούνται για να μπούν και να βγούν οι διεργασίες σε/ από critical section: enter_region (process) και leave_region(process).  Πριν την είσοδο σε κρίσιμο τμήμα κάθε διεργασία καλεί την enter_region με παράμετρο τον αριθμό της  μέχρις ότου εξασφαλιστεί η ασφαλής είσοδος στο κρίσιμο τμήμα της. Υπάρχει επίσης μια μεταβλητή (flag), "turn", που χρησιμοποιείται για να δώσει την σειρά σε ένα μόνο ενδιαφερόμενο process, και ένας πίνακας από flags, "interested[]" που δείχνει την επιθυμία ενός process να μπεί στο critical section του. enter_region (process) leave_region (process) { other = 1 - process; interested[process]=TRUE; interested[process] = FALSE; } turn = process; while (turn == process && interested[other] == TRUE) ; }

29 Αρχικά καμία διεργασία δεν βρίσκεται σε κρίσμο τμήμα. Αν η P1 εκτελέσει enter_region() πρώτη, μιας και το interested [other] δεν είναι TRUE δεν θα περιμένει (με busy waiting) και θα συνεχίσει. Όταν μετά ενδιαφερθεί η P2, το interested[P1] = TRUE και το P2 θα συνεχίζει να εκτελεί το while loop. Αν και οι δύο διεργασίες καλέσουν enter_region() (σχεδόν) ταυτόχρονα, τότε, αφού έχουμε ένα CPU, κάποια από τις 2 θα εκτελέσει τελευταία την εντολή turn=process. Θα παραμείνει αυτή που αποθηκεύθηκε τελευταία. Αυτή δεν θα μπορέσει να μπει στο critical section και θα κάνει busy wait στο βρόχο (loop) while. Έτσι, μόνο η άλλη process θα μπορέσει να μπει στο critical section της.

30 ΛΥΣΗ ΜΕ TEST ΚΑΙ SET LOCK (TSL) Πολλοί Η/Υ παρέχουν εντολές TSL (instructions) οι οποίες:  Διαβάζουν το περιεχόμενο της λέξης μνήμης μέσω καταχωρητή και αποθηκεύει μη μηδενική τιμή σ’ αυτή τη διεύθυνση μνήμης.  Οι πράξεις read & write είναι ατομικές (atomic) (δηλ. κανείς επεξεργαστής δε δύναται να προσπελάσει τη λέξη αυτή μέχρι το TSL (read & write) να έχει εκτελεστεί).  Όταν η CPU εκτελεί αυτή την εντολή κλειδώνει την αρτηρία μνήμης, έτσι ώστε να αποτρέψει την προσπέλασή της από άλλες CPU κατά τη διάρκεια εκτέλεσής της. Η TSL μπορεί, λοιπόν να εκτελεστεί σε μια κοινή μεταβλητή «flag». Όταν flag = 0, ένα process μπορεί να εκτελέσει TSL στο flag και να το κάνει 1. Με το πέρας της, η διεργασία επαναθέτει την τιμή 0 στη flag (mov). Επειδή η TSL είναι atomic, έτσι διασφαλίζεται ο αμοιβαίος αποκλεισμός.

31 enter_region: TSL reg, flag /* reg  flag && flag = 1 */ cmp reg, 0 /* reg = 0 ; */ jnz enter_region /* try again */ ret /* με την εισαγωγή στην κρ. Περ., επιστροφή στην καλούσα leave_region: mov flag, 0 /* flag = 0 */ ret  Ένα process που καλεί enter_region (πριν εισέλθει στο κρίσιμο τμήμα της) θα μπει μόνο αν flag = 0. Διαφορετικά θα κάνει συνέχεια "jump" μέχρι flag = 0. η υπορουτίνα διεκπεραιώνει την ενεργό αναμονή και το συντομότερο δυνατό θέτει το κλείδωμα και επιστρέφει.  Με το πέρας του κρίσιμου τμήματος η διεργασία καλεί την υπορουτίνα leave_region, η οποία αίρει το κλείδωμα.  Οι διεργασίες οφείλουν να καλούν τις υπορουτίνες την κατάλληλη στιγμή. Η λύση είναι η ίδια με την lock variables; Γιατί δεν έχουμε τα ίδια προβλήματα; Το πρόβλημα της λύσης με τα lock variables δεν υφίσταται εδώ επειδή το hardware δεν επιτρέπει σε δύο process να διαβάσουν την τιμή του flag πριν κανένα από τα δυο την κάνει 1.


Κατέβασμα ppt "ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ  Είναι το κεντρικό κομμάτι λογισμικού ενός συστήματος ΗΥ, το οποίο διαχειρίζεται τους υλικούς πόρους του."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google