Синхронизация процессов и потоков

Лабораторная работа №6

«Специальные объекты синхронизации»

Цель работы: изучить общие механизмы синхронизации потоков. Научиться корректно использовать объекты ядра для синхронизации.

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Разработать алгоритм решения задания с учетом разделения вычислений между несколькими потоками. Определить критические секции алгоритма.

2. Составить схему взаимодействия потоков. Для синхронизации ввести мьютексы, семафоры или события. Если в задании указан конкретный механизм синхронизации, использовать только его.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Номер лабораторной работы, ее название и цель.

2. Задание, согласно Вашему варианту.

3. Текст программы.

4. Результаты работы.

5. Выводы по лабораторной работе.

Синхронизация процессов и потоков

Процессом (process) называется экземпляр программы, загруженной в память. Этот экземпляр может создавать нити (thread), которые представляют собой последовательность инструкций на выполнение. Важно понимать, что выполняются не процессы, а именно нити.

Причем любой процесс имеет хотя бы одну нить. Эта нить называется главной (основной) нитью приложения.

Так как практически всегда нитей гораздо больше, чем физических процессоров для их выполнения, то нити на самом деле выполняются не одновременно, а по очереди (распределение процессорного времени происходит именно между нитями). Но переключение между ними происходит так часто, что кажется, будто они выполняются параллельно.

В зависимости от ситуации нити могут находиться в трех состояниях. Во-первых, нить может выполняться, когда ей выделено процессорное время, т.е. она может находиться в состоянии активности. Во-вторых, она может быть неактивной и ожидать выделения процессора, т.е. быть в состоянии готовности. И есть еще третье, тоже очень важное состояние - состояние блокировки. Когда нить заблокирована, ей вообще не выделяется время. Обычно блокировка ставится на время ожидания какого-либо события. При возникновении этого события нить автоматически переводится из состояния блокировки в состояние готовности. Например, если одна нить выполняет вычисления, а другая должна ждать результатов, чтобы сохранить их на диск. Вторая могла бы использовать цикл типа " while(! isCalcFinished) continue; ", но легко убедиться на практике, что во время выполнения этого цикла процессор занят на 100 % (это называется активным ожиданием). Таких вот циклов следует по возможности избегать, в чем оказывает неоценимую помощь механизм блокировки. Вторая нить может заблокировать себя до тех пор, пока первая не установит событие, сигнализирующее о том, что чтение окончено.