Знаменитые аварии вызванные эффектом гонок

Аппарат лучевой терапии Therac-25 был первым в США медицинским аппаратом, в котором вопросы безопасности были возложены исключительно на программное обеспечение. Этот аппарат работал в трёх режимах:

Электронная терапия: электронная пушка напрямую облучает пациента; компьютер задаёт энергию электронов от 5 до 25 МэВ.

Рентгеновская терапия: электронная пушка облучает вольфрамовую мишень, и пациент облучается рентгеновскими лучами, проходящими через конусообразный рассеиватель. В этом режиме энергия электронов одна: 25 МэВ.

В третьем режиме никакого излучения не было. На пути электронов (на случай аварии) располагается стальной отражатель, а излучение имитируется светом. Этот режим применяется для того, чтобы точно навести пучок на больное место.

Эти три режима задавались вращающимся диском, в котором было отверстие с отклоняющими магнитами для электронной терапии, и мишень с рассеивателем для рентгеновской. Из-за состояния гонки между управляющей программой и обработчиком клавиатуры иногда случалось, что в режиме рентгеновской терапии диск оказывался в положении «Электронная терапия», и пациент напрямую облучался пучком электронов в 25 МэВ, что вело к переоблучению. При этом датчики выводили «Нулевая доза», поэтому оператор мог повторить процедуру, усугубляя ситуацию. В результате погибли как минимум четыре пациента.

Часть кода была взята из Therac-6 и Therac-20. При этом в Therac-6 не было рентгеновской терапии, а в Therac-20 были аппаратные меры безопасности, которые не давали включить излучение, когда диск был в неправильном положении.

30.Какие временные аномалии встречаются в микропроцессорах?

Аномалии, вызванные работой КЭШа:

1)Временные аномалии из-за непопадания в кэш(Miss penalties (задержки из-за непопадания в кэш) can be higher than expected)

2) Cache hits can result in worst-case timing

3) Impact on WCET may not be bounded (эффект домино)

4)Аномалия, возникающая при увеличении скорости процессора(планирование)

Временные аномалии возникают по причине того, что в процессоре имеются ресурсы(общее обозначение устройств, входящих в процессор), доступ к которым на основе самого принципа работы процессора может осуществляться в порядке, отличном от заданного программой.

Аномалия Belady

Интуитивно ясно, что чем больше страничных кадров имеет память, тем реже будут иметь место page fault'ы. Удивительно, но это не всегда так. Как установил Belady с коллегами, определенные последовательности обращений к страницам приводят в действительности к увеличению числа страничных нарушений при увеличении кадров, выделенных процессу. Это явление носит название аномалии FIFO.

31. Что означают термины синхронизация?

Синхронизация процессов — приведение двух или нескольких процессов к такому их протеканию, когда определённые стадии разных процессов совершаются в определённом порядке, либо одновременно (средства синхронизации - сигналы и сообщения, семафоры и мьютексы, каналы).

32. Что такое коммуникация?

Процессы, выполняемые на разных процессорах мультикомпьютера, обычно общаются между собой с использованием модели обмена данными посредством передачи сообщений. Имеется два варианта организации связи между процессами посредством передачи сообщений:

· простое рандеву - операционная система мультикомпьютера предоставляет пользовательским программам средства отправки и получения сообщений в явном виде (в виде системных вызовов типа send и receive);

· вызов удаленной процедуры - операционная система скрывает от пользователя передачу и прием сообщений под видом механизма вызова удаленной процедуры.

33. Какие отрицательные явления могут возникнуть при совместной работе нескольких параллельно выполняемых задач?

STARVATION. В булочной у кассы стоит продавец. Некоторое количество людей хочет купить хлеба. Одновременно обслуживается только один человек. Из-за скученности покупателей и из-за каких-либо персональных симпатий продавца, он может постоянно пропускать людей(процессы) вперед. Тогда возникает проблема равноправного распределения ресурса хлеб, ведь будет кто-то, кому придется вечно ждать. Такой процесс зависает(starvation). Чтобы этого не случилось следует выстраивать процессы в очередь.

NONDETERMINISM. На счету в банке лежат 100 рублей(ресурс). Банкоматы, магазины, банки(процессы) могут снять деньги с этого счета. Банкомат(процесс А) посылает запрос "есть 100 рублей?". Если получает ответ, что есть, то посылает запрос "дай 100 рублей". Но это плохая стратегия, так как возможно что некий процесс Б уже снял деньги и на счету пусто. Или если два процесса хотят одновременно снять деньги с счета — непонятно, какому процессу отдать предпочтение. Это явление называется недетерминизм (nondeterminism), когда неизвестно, какой именно процесс первым достигнет ресурса, изменит переменную money на нашем счету. Когда именно процесс достигнет русурса предугадать невозможно.

DEADLOCK. Процесс А и процесс Б решили провести отпуск в горах. Для этого им необходима машина и лыжи(ресурсы). Есть возможность отдолжить только одни лыжи и одну машину. Если процесс получит машину и лыжи, то отправится в отпуск, а другой процесс будет ждать его возвращения, чтобы получить лыжи и машину. Если же один процесс получит лыжи, а другой машину, то оба будут ждать недостающего снаряжения и никто(никогда) не поедет в отпуск. Возникает взаимоблокировка (deadlock), когда каждый процесс ждет освобождения ресурса используемого другим процессом.

LIVELOCK. Ситуация похожа на deadlock за исключением того, что процессы поочередно занимают процессор, но не имеют возможности дальнейшего продвижения в работе (Пример: два вежливых человека у узкого прохода).

34. Какие классические задачи конкурентного программирования вы знаете?

Существует набор "классических" задач, на которых принято демонстрировать результаты применения новых разрабатываемых подходов. В числе этих задач:

– Задача "Производители-Потребители" (Producer-Consumer problem);

– Задача "Читатели-Писатели" (Readers-Writers problem);

– Задача "Обедающие философы" (Dining Philosopher problem);

– Задача "Спящий брадобрей" (Sleeping Barber problem).

35. В чём отличия тупика от livelock?

Взаи́мная блокиро́вка (англ. deadlock) — ситуация в многозадачной среде или СУБД, при которой несколько процессов находятся в состоянии бесконечного ожидания ресурсов, занятых самими этими процессами.

Дата добавления: 2014-12-24