Решение проблемы переполненного буфера с помощью семафора

Применим три семафора:

full - подсчет заполненных сегментов (в начале = 0)

empty - подсчет пустых сегментов (в начале = количеству сегментов)

mutex - для исключения одновременного доступа к буферу двух процессов. (в начале = 1)

Мьютекс упрощенная версия семафора, он управляет доступом к ресурсу. Показывает, блокирован или нет ресурс.

 

Решение проблемы переполненного буфера с помощью семафора

 

Ресурсы.Виды ресурсов.

В общем случае, всякий потребляемый объект (независимо от формы его существования), обладающий некоторой практиче­ской ценностью для потребителя, является ресурсом. Ресурсы по запасу выделяемых единиц ресурса бывают исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемость ресурса, как правило, приводит к жизненным конфликтам в среде потребителей. Для регули­рования конфликтов ресурсы должны распределяться между потребителями по каким-то правилам, в наибольшей степени их удовлетворяющим. Общую классификацию ресурсов можно представить в виде:

- По реальности существования: физический и виртуальный;

Под физическим понимают ресурс, который реально существует и при распределении его между пользователями обладает и присущими ему физическими характеристиками. Виртуальный ресурс - это некоторая модель физического ресурса. Виртуальный ресурс не существует в том виде, в котором он проявляет себя пользователю. Как модель виртуальный ресурс реализуется в некоторой программно-аппаратной форме.

- По возможности расширения свойств: эластичный и жесткий

Признак "возможность расширения свойств" характеризует ресурс с точки зрения возможности построения на его основе некоторого виртуального ресурса. Физический ресурс, который допускает "виртуализацию", т.е. воспроизведение и (или) расширение своих свойств, называют эластичным. Жестким называется физический ресурс, который по своим внутренним свойствам не допускает виртуализацию.

- По степени активности: активный и пассивный

При использовании активного ресурса он способен выполнять действия по отношению к другим ресурсам (или даже в отно­шении самого себя) или процессам, которые в общем случае приводят к изменению последних. Пассивный ресурс не облада­ет таким свойством. Над таким объектом проводить допустимые для него действия, которые могут привести к изменению его состояния, т.е. к изменению внутренних или внешних характеристик. ЦП - активный ресурс, область памяти, выделяемая по требованию - пассивный ресурс.

- По времени существования: постоянный, временный

Различие ресурсов по признаку "время существования" обусловлено динамикой ресурсов в отношении процессов, исполь­зующих их. Если ресурс существует в системе до момента порождения процесса и доступен для использования на всем проведении интервала существования процесса, то такой ресурс является постоянным для данного процесса. Временный ресурс может появляться или уничтожаться в системе динамически в течение времени существования рассматриваемого процесса. Причем создание и уничтожение может проводиться как самим процессом, так и другими процессами

- По степени важности: главный и второстепенный

Необходимость различия ресурсов по признаку "степень важности" обусловлена двумя причинами: обеспечение должной работоспособности и увеличение гибкости управления процессами и распределением ресурсов. Для этого различают главные и второстепенные ресурсы. Ресурс является главным по отношению к конкретному процессу, если без его выделения процесс принципиально не может развиваться. К таким ресурсам относятся прежде всего ЦП и ОП. Ресурсы, которые допускают не­которую альтернативу развития процесса, если они не будут выделены, называются второстепенными.

- По структуре: простой, составной;

- По восстанавливаемости: воспроизводимый, потребляемый

По возможности восстанавливаемости ресурсы подразделяются на воспроизводимые и потребляемые. Предполагаются, что в отношении каждого ресурса процесс-пользователь выполняет три типа действий: ЗАПРОС, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ, ОСВОБОЖДЕНИЕ. Если при распределении системой ресурса допускается многократное выполнение действий в последовательности запрос-использование-освобождение, то такой ресурс называют воспроизводимым. После возвращения он доступен для использования его другим процессом. Поэтому, если не учитывать вид изменений ресурса при каждом разовом использовании, можно считать время жизни ресурса бесконечно большим или достаточно большим, пока он не потеряет своих функциональных свойств. В отно­шении определенной категории ресурсов правомочно использование действий в следующем порядке: освобождение-запрос-использование, после чего ресурс, который в данном случае называют потребительным, изымается из сферы потребления (например, отношение производитель-потребитель).

- По форме реализации: мягкий, твердый

По форме реализации различают "твердые" и "мягкие" ресурсы. Под "твердыми" понимают аппаратные компоненты маши­ны, а также человеческие ресурсы. Все остальные виды ресурсов относятся к разряду "мягких".

- По функциональной избыточности: дорогой, дешевый.

Разделение ресурсов на дорогие и дешевые связано с реализацией принципа функциональной избыточности при распределе­нии ресурсов. Перед пользователем стоит задача выбора - получить быстро требуемый ресурс и дорого заплатить за такую услугу, либо подождать выделения требуемого ресурса и после его использования заплатить более дешево. При наличии в системе альтернативных ресурсов вводятся и различные цены за их использование.

Структурный признак устанавливает наличие или отсутствие у ресурса некой структуры.

- По характеру использования: параллельно используемый, последовательно используемый;

Природа ресурса и (или) используемое правило распределения ресурса обусловлены параллельной или последовательной схемой использования распределяемого между несколькими процессами ресурса. Последовательная схема предполагает, что в отношении некоторого ресурса, который называют последовательно-используемым, допустимо строго последовательное во времени выполнение цепочек действий "запрос-исполнение-освобождение" каждым процессом-потребителем этого ресурса я параллельных процессов такие цепочки действий являются критическими областями и должны выполняться так, чтобы удовлетворять правилу взаимного исключения, определенному ранее. Поэтому последовательно используемый ресурс, раз­деляемый несколькими параллельными процессами, чаще называют критическим ресурсом. Параллельная схема предполага­ет параллельное, т.е. одновременное, использование одного ресурса, который поэтому называют параллельно используемым более чем одним процессом. Такое использование не должно вносить каких-либо ошибок в логику развития каждых из про­цессов (массив в памяти для чтения).

Виды: внешние устройства, процессор,память,данные таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства.

Физические ресурсы: процессор, оперативная память, внешние устройства. Характеристики:

1. Правила программного использования, которые определяют возможность корректного использования в программе.

2. Производительность или емкость: тактовая частота, длина обрабатываемого машинного слова.

3. Степень занятости или используемости данного физического ресурса.

Ресурсы вычислительной системы – совокупность всех физических и виртуальных ресурсов. Одной из характеристик ресурсов является их конечность, следовательно, возникает конкуренция за обладание ресурсом между его программными потребителями.

Средства программирования, доступные на уровнях управления ресурсами ВС:

1. Система команд компьютера

2. Программные интерфейсы драйверов устройств (как физических, так и виртуальных)

Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами вычислительной системы.

Разветвленная иерархия виртуальных и физических устройств. Драйверы можно разделить на 3 группы:

1. Драйверы физических устройств

2. Драйверы виртуальных устройств, обобщающих характеристики соответствующих физических устройств

3. Драйверы виртуальных устройств, не имеющих аппаратной реализации (т.е. "полностью" виртуальных, например, драйвер файловой системы)