Giáo trình phân tích quy trình tập hợp các tiến trình hoạt động của hệ thống multiprocessor p7 pdf

Sau đây là sơ đồ điều độ sử dụng monitor cho 2 tiến trình P1 và P2.
Program MultualExclution;
Monitor ……. Endmonitor; {monitor được định nghĩa như trên}
{ }
BEGIN
ParBegin
P1: Repeat
<Đoạn không găng của P1>;
<monitor>.Action
i
; {Đoạn găng của P1};
<Đoạn không găng của P1>;
Until .F.
P2: Repeat
<Đoạn không găng của P2>;
<monitor>.Action
j
; {Đoạn găng của P2};
<Đoạn không găng của P2>;
Until .F.
Parend
END.
{ }
Với monitor, việc tổ chức truy xuất độc quyền được trình biên dịch thực
hiện, nên nó đơn giản hơn cho người lập trình. Tuy nhiên hiện nay rất ít ngôn ngữ
lập trình hỗ trợ cấu trúc monitor cho lập trình.
II.3.3.c. Giải pháp trao đổi Message (thông điệp)
Khi các tiến trình có sự tương tác với tiến trình khác, hai yêu cầu cơ bản cần phải
được thỏa mãn đó là: sự đồng bộ hoá (synchronization) và sự truyền thông
(communication). Các tiến trình phải được đồng bộ để thực hiện độc quyền. Các
tiến trình hợp tác có thể cần phải trao đổi thông tin. Một hướng tiếp cận để cung

cấp cả hai chức năng đó là sự truyền thông điệp (message passing). Truyền thông
điệp có ưu điểm là có thể thực hiện được trên cả hai hệ thống uniprocessor và
multiprocessor, khi các hệ thống này hoạt động trên mô hình bộ nhớ chia sẻ
Các hệ thống truyền thông điệp có thể có nhiều dạng. Trong phần này chúng
tôi giới thiệu một dạng chung nhất mà trong đó đề cập đến các đặc trưng có trong
nhiều hệ thống khác nhau. Các hàm của truyền thông điệp trên thực tế có dạng
tương tự như hai hàm sau:
 Send(destination, message): gởi thông điệp đến tiến trình đích.
 Receive(source, message): nhận thông điệp từ tiến trình nguồn.
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w

w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V

i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Một tiến trình gởi thông tin dưới dạng một thông điệp (message) đến một
tiến trình khác, bằng hàm Send, được nhận biết bởi tham số destination. Một tiến
trình nhận thông điệp (message), bằng hàm Receive, từ một tiến trình được nhận
biết bởi tham số source. Tiến trình gọi Receive phải chờ cho đến khi nhận được
message từ tiến trình source thì mới có thể tiếp tục được.
Việc sử dụng Send và Receive để tổ chức điều độ được thực hiện như sau:
 Có một tiến trình kiểm soát việc sử dụng tài nguyên găng.

 Có nhiều tiến trình khác yêu cầu sử dụng tài nguyên găng này.
 Tiến trình có yêu cầu tài nguyên găng sẽ gởi một thông điệp đến tiến
trình kiểm soát và sau đó chuyển sang trạng thái blocked cho đến khi nhận
được một thông điệp chấp nhận cho truy xuất từ tiến trình kiểm soát tài
nguyên găng.
 Khi sử dụng xong tài nguyên găng, tiến trình vừa sử dụng tài nguyên
găng gởi một thông điệp khác đến tiến trình kiểm soát để báo kết thúc truy
xuất.
 Tiến trình kiểm soát, khi nhận được thông điệp yêu cầu tài nguyên
găng, nó sẽ chờ cho đến khi tài nguyên găng sẵn sàng để cấp phát thì gởi một
thông điệp đến tiến trình đang bị khoá trên tài ngyên đó để đánh thức tiến
trình này.
Trong sơ đồ điều độ dùng message tiến trình P được viết như sau:
Procedure P(i: Integer);
Begin
Repeat
Send(process controler, request message);
Receive(process controler, accept message );
<Đoạn găng của P>;
Send(process controler ,end message);
<Đoạn không găng của P>;
Until .F.
End;
{ }
Giải pháp này thường được cài đặt trên các hệ thống mạng máy tính, đặc biệt
là trên các hệ thống mạng phân tán. Đây là lợi thế mà semaphore (sự đánh tín hiệu
bằng cờ) và monitor không có được.
Sơ đồ điều độ dùng message phải chú ý sự đồng bộ giữa các tiến trình nhận
và giử message, nếu không các tiến trình này sẽ không thoát khỏi trạng thái
Click to buy NOW!

P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a

c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d

o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
blocked để tiếp tục được. Điều này cũng có nghĩa là công tác điều độ có thể không
thành công mặc dù sơ đồ điều độ đã được tổ chức rất tốt. Sau đây chúng ta sẽ xem
xét về sự đồng bộ giữ tiến trình send và tiến trình receiver trong trường hợp này.
II.3.8. Hai bài toán điều phối làm ví dụ
 Bài toán 1: Giả sử có một ứng dụng, tạm gọi là ứn dụng
Producer/Consumer, trong hệ thống đa nhiệm – đa người sử dụng. Ứng dụng này
có hai tiến trình chính đó là, tiến trình người sản xuất (Producer) và tiến trình người
tiêu thụ (Consumer), hai tiến trình này hoạt động đồng thời với nhau và cùng chia
sẻ một bộ đệm (Buffer) có kích thước giới hạn, chỉ có 3 phần tử. Tiến trình
Producer tạo ra dữ liệu và đặt vào Buffer, tiến trình Consumor nhận dữ liệu từ
Buffer ra để xử lý. Rõ ràng hệ thống này cần phải có các ràng buộc sau:
1. Hai tiến trình Producer và Consumer không được đồng thời truy xuất
Buffer (Buffer là tài nguyên găng).
2. Tiến trình Producer không được ghi dữ liệu vào Buffer khi Buffer đã bị
đầy.
3. Tiến trình Consumer không được đọc dữ liệu từ Buffer khi Buffer rỗng.
Hãy dùng các giải pháp Semafore, Monitor, Message để tổ chức điều độ cho

các tiến trình Producer và Consumer trong bài toán trên.
II.3.4.1. Giải pháp dùng Semaphore (sự đánh tín hiệu bằng cờ)
Với giải pháp này sơ đồ điều độ phải sử dụng 3 Semaphore (sự đánh tín hiệu
bằng cờ):
 Full: dùng để theo dõi số chỗ đã có dữ liệu trong bộ đệm, nó được khởi
gán bằng 0. Tức là, ban đầu Buffer rỗng.
 Empty: dùng để theo dõi số chỗ còn trống trên bộ đệm, nó được khởi
gán bằng 3. Tức là, ban đầu Buffer không chứa một phần tử dữ liệu nào.
 Mutex: dùng để kiểm tra truy xuất đồng thời trên bộ đệm, nó được khởi
gán bằng 1. Tức là, chỉ có 1 tiến trình được phép truy xuất buffre.
Sơ đồ điều độ sẽ như sau:
Program Producer/Consumer;
Var Full, Empty, Mutex: Semaphore (sự đánh tín hiệu bằng cờ);
{ }
Procedure Producer();
Begin
Repeat
< Tạo dữ liệu>;
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-

X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c

o
m
Down(empty); {kiểm tra xem buffer còn chỗ trống ?}
Down(mutex); {kiểm tra và xác lập quyền truy xuất Buffer}
<Đặt dữ liệu vào Buffer>;
Up(mutex); {kết thúc truy xuất buffer}
Up(Full); {đã có 1 phần tử dữ liệu trong Buffer}
Until .F.
End;
{ }
Procedure Consumer();
Begin
Repeat
Down(full); {còn phần tử dữ liệu trong Buffer?}
Down(mutex); {kiểm tra và xác lập quyền truy xuất Buffer}
<Nhận dữ liệu từ đệm>;
Up(mutex); {kết thúc truy xuất buffer}
Up(empty); {đã lấy 1 phần tử dữ liệu trong Buffer}
Until .F.
End;
{ }
BEGIN
Full = 0; Empty = 3; Mutex = 1;
Produc er();
Consumer();
END.
{ }
II.3.4.2. Giải pháp dùng Monitor
Với giải pháp này người lập trình phải định nghĩa một monitor, có tên là
ProducerConsumer, trong đó có hai thủ tục Enter và Remove, dùng để thao tác trên

Buffer. Xử lý của các thủ tục này phụ thuộc vào các biến điều kiện full và empty.
Full và Emtry được quy định định sử dụng như trong giải pháp semaphore (sự đánh
tín hiệu bằng cờ).
Sơ đồ điều độ sẽ như sau:
Program Producer/Consumer;
Monitor ProducerConsumer;
Condition Full, Empty;
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.

d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e

w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.
c
o
m
Var Count: Integer; {để đếm số phần tử đữ liệu được đưa vào Buffer}
N: Interger; {số phần tử của Buffer}
{ }
Procedure Enter();
Begin
If Count = N Then Wait(Full); {nếu Buffer đầy thì đợi }
<Đặt dữ liệu vào đệm>; {Buffer rỗng}
Count := Count + 1;
If Count = 1 Then Signal(Empty); {nếu Buffer không rỗng thì}

End; {báo cho consumer biết}
{ }
Procedure Remove();
Begin
If Count = 0 Then Wait(Empty); {nếu Buffer rỗng thì đợi đầy}
<Nhận dữ liệu từ đệm>;
Count := Count - 1;
If Count = N - 1 Then Signal(Full); {nếu Buffer không đâyf
thì}
End; {báo cho producer}
Endmonitor;
{ }
BEGIN
Count = 0; N = 3;
ParBegin
Procedure Producer();
Begin
Repeat
<Tạo dữ liệu>;
Producer/Consumer.Enter;
Until .F.
End;
{ }
Procedure Consumor();
Begin
Repeat
Click to buy NOW!
P
D
F

-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u
-
t
r
a
c
k
.

c
o
m
Click to buy NOW!
P
D
F
-
X
C
h
a
n
g
e

V
i
e
w
e
r
w
w
w
.
d
o
c
u

-
t
r
a
c
k
.
c
o
m