Chương 5 Đồng bộ hóa đồng hồ pptx

NỘI DUNG

Đồng bộ hóa

Đồng hồ vật lý

Đồng hóa đồng hồ vật lý

Đồng hồ logic

Đồng bộ hóa đồng hồ logic

Kết luận
•
Ích lợi của mô hình đa luồng cho phép ứng dụng
thực hiện nhiều công việc đồng thời. Nhưng bên
cạnh sự hữu dụng đó, việc tồn tại cùng lúc nhiều
luồng trong môi trường có thể dẫn đến sự tranh chấp,
ngăn cản họat động lẫn nhau giữa các luồng 
+ Bế tắc ( Dead Lock)
. + Cho kết quả sai lệch
•
Hầu các ứng dụng như : thanh toán, điểu khiển tự
động ( lắp ráp, phản ứng hạt nhân…), truy xuất
database v.v…đồng bộ hóa có vai trò quan trọng
trong xử lý.
DUYTAN
UNIVERSITY
Tại sao phải đồng bộ hóa ?
•

Sắp xếp thứ tự thời gian các sự kiện qua
việc sinh ra các tiến trình đồng thời
-Nhằm mục đích:
•
Đồng bộ giữa việc gửi và nhận các thông
điệp
•
Điều phối các hoạt động chung cho toàn hệ
thống
•
Sắp xếp thứ tự truy cập đồng thời cho các
đối tượng được chia sẻ tài nguyên
DUYTAN
UNIVERSITY
Đồng bộ hóa là gì ?
P1
CPU
CPU
P2
P3
t0 t1
t3
t2
t4
Quá trình xử lý đồng thời
Time
P1
CPU
CPU
P2

P3
t0 t1
t2
CPU
CPU
Quá trình xử lý song song
Time

Đối với hệ thống PC: Sử dụng phương pháp bù
tuyến tính bằng cách bổ sung thêm hàm bù
tuyến tính (Linear compensating function ) vào
system call của hệ điều hành

Đối với hệ thống cục bộ: Sử dụng thuật toán
Berkeley để đồng bộ hóa tất cả đồng hồ trên hệ
thống cục bộ về giá trị trung bình (Gusella &
Zatti, 1989) hoặc NTP
DUYTAN
UNIVERSITY
ĐỒNG BỘ HÓA
DUYTAN
UNIVERSITY

Đối với hệ thống phân tán
- Mỗi trạm có một đồng hồ cục bộ của riêng mình
Không có đồng hồ chung  Không thể áp
dụng các thuật toán đồng bộ hóa ở hệ thống cục
bộ
- Các sự kiện xãy ra trên các trạm trong hệ thống
có thể đồng bộ hoặc không ?

Làm thế nào nào để sắp xếp thứ tự của các
sự kiện trên hệ thống???
ĐỒNG BỘ HÓA
•
là một dạng đồng hồ vật chất
•
giữ thời gian trong ngày và thống nhất
trên toàn hệ thống
DUYTAN
UNIVERSITY
Đồng hồ vật lý

Đồng hồ thạch anh (Quartz clocks)
-1880 :
+ Được phát hiện bởi Anh em nhà Pierre Curie
+ Nén một tinh thể thạch anh & nó tạo ra một điện trường
+ Áp dụng một điện trường mà nó uốn cong
DUYTAN
UNIVERSITY
Các dạng của đồng hồ vật lý
Quartz crystal clock
Quartz clock
(J.W. Horton và Warren A. Marrison,1927)

Đồng hồ thạch anh (Quartz clocks)
-1929: Đồng hồ pha lê (Quartz crystal clock)
+ Sử dụng tia Laser tạo rung ở tần số32,768 Hz
+ Độ chính xác 6 phần triệu million seconds ở
nhiệt 31° C
+ Đồng hồ có thể sai lệch < ½ sec/1 ngày

+ Độ ổn định, chính xác cao : ổn định đến 2
sec/1 tháng
+ Tiếng vang tốt có thể có độ chính xác xấp xĩ 1
second trong 10 năm
DUYTAN
UNIVERSITY
Các dạng của đồng hồ vật lý
DUYTAN
UNIVERSITY

Đồng hồ nguyên tử (Atomic clocks)
+ NIST (National Institute of Standards and
Technology)
đưa ra từ năm 1960
+ Giây (second) được định nghĩa là
9.192.631.770 thời kỳ bức xạ tương ứng với sự
chuyển tiếp giữa hai mức hyperfine của cesium-
133
+ Độ chính xác: tốt hơn 1 giây trong sáu triệu
năm
Các dạng của đồng hồ vật lý
DUYTAN
UNIVERSITY
Các dạng của đồng hồ vật lý

Đồng hồ nguyên tử (Atomic clocks)
Caesium atomic clock, 1955
Hệ thống đồng hồ nguyên tử tại Đài quan sát
hải quân Mỹ ở Washington DC
DUYTAN

UNIVERSITY
- UTC0
+Thời gian năng lượng mặt trời trên kinh tuyến Greenwich
+Thu được từ quan sát thiên văn
- UTC1
+Sửa chữa cho các chuyển động cực
- UTC2
+Sửa chữa cho các biến thể theo mùa trong tự quay của Trái Đất
- UTC
+Thời gian dân sự, là sự kết hợp giữa UTC0 và thời gian đồng hồ
nguyên tử

Đồng hồ UTC (Coordinated Universal Time)
Các dạng của đồng hồ vật lý
DUYTAN
UNIVERSITY
- Đồng hồ thời gian thực: đồng hồ CMOS là
mạch điều khiển bởi một máy dao động thạch
anh
- Sử dụng Pin dự phòng để tiếp tục đo thời
gian khi tắt điện

Đồng hồ vật lý ở máy tính
Các dạng của đồng hồ vật lý
DUYTAN
UNIVERSITY
Các vấn đề xãy ra với đồng hồ máy tính
- Hai hệ thống ban đầu điều chỉnh để thoả thuận
về thời gian nhưng sau thời gian  Hai đồng hồ
sai lệch

- Sự khác nhau giữa hai đồng hồ tại một thời điểm
trong thời gian : Clock Drift
Sept 18, 2011
8:00:00
8:00:00 8:00:00
Các vấn đề xãy ra với đồng hồ máy tính
DUYTAN
UNIVERSITY
Giả sử chúng ta thiết lập máy tính thời gian đúng
Oct 23, 2006
8:00:00
8:01:24 8:01:48
Skew = +84 seconds
+84 seconds/35 days
Drift = +2.4 sec/day
Skew = +108 seconds
+108 seconds/35 days
Drift = +3.1 sec/day
Các vấn đề xãy ra với đồng hồ máy tính
DUYTAN
UNIVERSITY
- Điều chỉnh để đồng hồ dần dần
Nếu nhanh:
Làm cho đồng hồ chạy chậm hơn cho đến khi
nó đồng bộ
Nếu chậm:
Làm cho đồng hồ chạy nhanh hơn cho đến
khi nó đồng bộ
DUYTAN
UNIVERSITY

Đối phó với Driff
•
Hệ điều hành có thể làm điều này:
- Thay đổi tốc độ qua yêu cầu ngắt
+ Ví dụ :
nếu hệ thống yêu cầu ngắt mỗi ngày? 17 msec
nhưng đồng hồ là quá chậm? yêu cầu ngắt tại,
chẳng hạn 15 msec
- Hoặc chỉnh phần mềm : xác định lại
khoảng thời gian
+ Điều chỉnh thay đổi độ dốc của thời gian hệ
thống: Linear compensating function
DUYTAN
UNIVERSITY
Đối phó với Driff
UTC time,
t
Computer’s time,
C
t(UTC)
t(C)
DUYTAN
UNIVERSITY
dt
dC
ĐỒNG HỒ VẬT LÝ
Perfect Clock
UTC time,
t
Computer’s time,

C
skew
DUYTAN
UNIVERSITY
dt
dC
Drift with slow Clock
ĐỒNG HỒ VẬT LÝ
UTC time,
t
Computer’s time,
C
skew
DUYTAN
UNIVERSITY
dt
dC
Drift with fast Clock
ĐỒNG HỒ VẬT LÝ
UTC time,
t
Computer’s time,
C
Linear compensating
function applied
Clock synchronized
skew
DUYTAN
UNIVERSITY
Compensating for a fast Clock

ĐỒNG HỒ VẬT LÝ
Sau khi đạt được thời gian đồng bộ hóa
–
Tái đồng bộ định kỳ (Resynchronize periodically)
–
Ứng dụng kế tiếp của một chức năng bù tuyến tính
thứ hai có thể mang lại cho chúng ta gần gũi hơn
với độ dốc thật sự
Theo dõi điều chỉnh và áp dụng liên tục
–
Ví dụ : trong hệ điều hành UNIX, người ta bổ sung
thêm hàm adjtime ở system call cứ sau 1ms sẽ
phát ra thông điệp yêu cầu điều chỉnh lại đồng hồ
máy tính.
DUYTAN
UNIVERSITY
Tái đồng bộ hóa (Resynchronizing)