Семафоры в параллельном программировании. Типы семафоров.
Семафор – механизм синхронизации. Семафорный механизм работает по схеме, в которой сначала исследуется состояние критического ресурса, а затем осуществляется доступ к критическому ресурсу. В состав механизма включаются средства формирования и обслуживание очереди ожидающих процессов. Семафор представляет собой неотрицательную целую переменную, над которой возможно две операции: P, V.
Если семафором больше нуля, то P операция без задержек. Если значение семафора было равно нуля. Процесс, выполняющий P операцию, переводится в состояние ожидания, пока значение семафора не станет больше нуля.
V – увеличение семафора на 1. Если при этом имеются процессы, задерживаемые на управлении P операции на данном семафоре, один из этих процессов выходит из состояния ожидания и может выполнить свою P операцию. Операции P и V выполняются операционной системой, в ответ на запрос, выданный некоторым процессом и содержащий имя семафора в качестве параметра.
Семафор:
-
Значение семафора
-
Идентификатор процесса
-
Число процессов ожидающих увеличения значения семафора
-
Число процессов ожидающих нулевого значения семафора
Основное достоинство – отсутствие состояния активного ожидания.
Типы семафоров
Мьютекс - используется для реализации взаимного исключения в критическом разделе кода. Может быть или занят или свободен. Если он свободен, то действие ожидания мьютекса не блокируется. Если занят, то блокировано.
Блокировки для обеспечения чтения и записи.
Используется для реализации чтения и записи среди потоков.
С их помощью можно разрешить вход в критический раздел сразу нескольким потокам, если они будут только считывать данные из разделяемого ресурса.
Блокировкой для чтения может владеть любое количество потоков. Но записывать и модифицировать только один поток.
- Язык программирования. Общие принципы построения и использования языков программирования.
- Стандарты языков программирования.
- Лямбда-исчисление. Аппликация, абстракция, редукция, преобразование.
- Списки и функциональные выражения в функциональных языках программирования.
- Механизмы и средства взаимодействия программы с операционной системой.
- Функциональное программирование. Основные положения. Основные отличия от других типов языков программирования.
- Классификация языков программирования. Близость языков программирования к естественному языку.
- Унификация и хорновский клоз в логических языках программирования.
- Модель вычислений функциональных языков программирования.
- Языки программирования низкого уровня.
- Средства разработки графического интерфейса пользователя. Эргономические свойства человеко-машинного интерфейса.
- Процедурные языки программирования. Основные отличия от других типов языков.
- Обоснование выбора языка программирования.
- Перегрузка в языках программирования.
- Логические языки программирования. Основные положения и понятия. Основные отличия от других типов языков программирования.
- Объектно-ориентированные языки программирования (ооп). Основные отличия от других концепций языков программирования.
- Полиморфизм в ооп. Виртуальные функции. Таблицы виртуальных функций.
- Структура языка программирования. Синтаксис и семантика языка программирования. Расширенная форма Бэкуса-Наура.
- Наследование в ооп. Множественное наследование. Проблемы множественного наследования.
- Инкапсуляция в ооп. Контроль доступа.
- Понятие класса и объекта в ооп. Атрибуты, методы, конструктор и деструктор, статические члены класса.
- Диаграммы классов uml. Основные элементы и обозначения.
- Данные. Средства описания данных. Типизация языка.
- Преобразования типов. Контроль соответствия типов данных.
- Ооп. Основные концепции ооп.
- Современные интегрированные схемы разработки программ. Основные компоненты среды программирования.
- Декомпозиция программ.
- Трансляторы. Интерпретация и компиляция.
- Макропроцессоры и макрогенераторы.
- Потоки и процессы. Сходства и различия.
- Мониторы и защищаемые переменные в параллельном программировании.
- Семафоры в параллельном программировании. Типы семафоров.
- Отладчики. Генераторы кода и приложений.
- Параллельная обработка данных и параллелизм. Параллельное и распределенное программирование.
- Основные проблемы параллельного и распределенного программирования.
- Оценка максимально возможного параллелизма.
- Основные модели параллельного программирования.
- Оптимизатор. Основные функции оптимизатора.
- Обработка исключительных ситуаций. Иерархия и виды исключительных ситуаций.
- Операторы обработки исключительных ситуаций в различных языках программирования.
- Элементарные типы данных.
- Перегрузка данных, операторов, методов.
- Составные типы данных.
- Механизмы логического вывода. Прямая и обратная цепочки рассуждений.
- Пространство имен, область видимости, время жизни переменных.
- Ошибки при работе с вещественными числами. Смешанная арифметика.
- Операторы выбора и условные операторы.
- Вещественные числа. Способы представления. Операции над вещественными числами.
- Оператор присваивания. Операторы цикла.
- Распределение памяти при выполнении программы.
- Динамические структуры данных. Реализация динамических структур данных с помощью указателей.
- Библиотеки программ и классов. Статические и динамические библиотеки. Критерии проектирования библиотек.
- Подпрограммы. Формальные и фактические параметры подпрограмм.
- Передача параметров подпрограмме.
- Программный стек и его изменение.
- Рекурсивный и итерационный методы решения задач. Виды рекурсий.
- Общая характеристика языков ассемблера: назначение, принципы построения и использования; структура языка.
- Сериализация и десериализация. Методы сериализации объектов в базу данных.