Aufgaben Semaphore Übersicht (Dijkstra)

Transkript

1 Übersicht (Dijkstra) Einsatz von Semaphoren: Wechselseitiger Ausschluss (INIT = 1): REQ. Kritischer Bereich. REL Zählende Semaphore (INIT = N): Bis zu N verschiedene Prozesse dürfen in den kritischen Bereich eintreten (z.b. N=4: Nutzung von vier verfügbaren Bandgeräten) Blockierende Semaphore (INIT = 0) dient zur Prozesssynchronisation: Nach Prozess A kommt Prozess B (Reihenfolge), P()-Operation an der Stelle, wo gewartet werden muss und V()-Operation signalisiert, dass Wartebedingung erfüllt ist Prozess A.. REL S REQ S.. Prozess B Beachte: Deadlocks (Verklemmungen) entstehen, wenn die Reihenfolge der P/V-Operationen falsch gewählt wurde. Notationen: P(S) = passeeren = Verringern um den Wert 1: Request, wait, down, aquire, V(S) = vrijgeven = Erhöhen um den Wert 1: Release, up, signal, Seite 1

2 Beispiele aus dem Internet Philosophenproblem: Durchsetzen einer Reihenfolge: Wechselseitiger Ausschluss: Erzeuger/Verbraucherproblem: Seite 2

3 Aufgabe 1 Vorgegeben sind die Anordnung von Semaphor-Anweisungen am Anfang und am Ende dreier Tasks A, B und C. REQ S1 REQ S1 REQ S1 Task A REL S2 REQ S2 Task B REL S3 REL S1 REQ S3 REQ S3 REQ S3 Task C REL S2 REL S2 In der folgenden Tabelle sind die Anfangswerte für die drei Semaphor-Variablen S1, S2 und S3 eingetragen. Ermitteln Sie für die 4 Fälle a), b), c) und d) der Tabelle, ob und in welcher Reihenfolge diese Tasks bei der angegebenen Initialisierung der Semaphor-Variablen ablaufen. Fall a) b) c) d) S S S Seite 3

4 Formular für den Lösungsweg Aufgabe 1 S1 S2 S3 Ablauffähige Task Bemerkungen a) A Reihenfolge: B b) Reihenfolge: c) Reihenfolge: d) Reihenfolge: Seite 4

5 Aufgabe 2 Beispiel für Deadlock-Prevention (die höchstpriore Task kommt am spätesten) Im Programmablauf bedeutet: E = Anweisung Q = Zugriff auf Ressource Q V = Zugriff auf Ressource V Task Ankunftszeit Programmablauf 1/T Prio a 4 T E E Q V E 1 (hoch) b 2 T E V V E 2 c 2 T E E 3 d 0 T E Q Q Q Q E 4 Aufgaben: Stellen Sie den zeitlichen Ablauf der vier Tasks zwischen 0 und 18 T dar: a) Ohne Präemption während MUTEX-Belegung b) Mit Präemption (Prioritätsinversion) c) Mit Prioritätsvererbung (priority inheritance) Taskzustände: E = ablaufend EQ = ablaufend mit Zugriff auf Q EV = ablaufend mit Zugriff auf V R = ablaufwillig (ready) B = blockiert Seite 5

6 Aufgabe 2a) Zeitlicher Ablauf ohne Präemption während MUTX-Belegung: Task Ankunftszeit Programmablauf 1/T Prio a 4 T E E Q V E 1 (hoch) b 2 T E V V E 2 c 2 T E E 3 d 0 T E Q Q Q Q E A E E EQ EV E B E EV EV E C E E D E EQ EQ EQ EQ E Seite 6

7 Aufgabe 2b) Zeitlicher Ablauf Mit Präemption (Prioritäteninversion) Task Ankunftszeit Programmablauf 1/T Prio a 4 T E E Q V E 1 (hoch) b 2 T E V V E 2 c 2 T E E 3 d 0 T E Q Q Q Q E A B C D E EQ Taskzustände: E = ablaufend EQ = ablaufend mit Zugriff auf Q EV = ablaufend mit Zugriff auf V R = ablaufwillig (ready) B = blockiert Seite 7

8 Aufgabe 2c) Zeitlicher Ablauf Mit Prioritätenvererbung Task Ankunftszeit Programmablauf 1/T Prio a 4 T E E Q V E 1 (hoch) b 2 T E V V E 2 c 2 T E E 3 d 0 T E Q Q Q Q E A B C D E EQ Taskzustände: E = ablaufend EQ = ablaufend mit Zugriff auf Q EV = ablaufend mit Zugriff auf V R = ablaufwillig (ready) B = blockiert Seite 8