Примитивы ядра

Примитивы могут быть 3-ех уровней:

1) управление процессами;

2) примитивы синхронизации;

а) простейшая синхронизация;

б) временная (задержка для многозадачного режима);

в) событийная (по событию).

3) примитивы обмена сообщений;

а) примитивы для синхронизации быстрых и медленных устройств;

б) процесс обмена информации между собой (почтовый ящик).

Все примитивы пишутся по одной и той же схеме:

Начало

1. пролог; сохранение контекста активного и вхождение в критический участок

2. контроль; проверка прав и параметров

<тело примитива>

3. выделение процесса; переключение контекста

Примитивы управления процессами:

- создать процесс;

- уничтожить процесс.

Создать процесс:

1. пролог;

2. контроль;

3. создать дескриптор;

4. включить в очередь;

5. переназначить.

Уничтожить процесс:

1. пролог;

2. контроль;

3. извлечь из очереди;

4. разрушить дескриптор;

5. переназначить.

Эта схема не годится в случае удаления активного процесса, т.к. это опасно. Поэтому рассмотрим другой вариант:

Уничтожить процесс:

1. пролог;

2. контроль;

3. извлечь из очереди;

4. включить в очередь удаления;

5. переназначить.

а) специальный процесс (демон);

б) в обработчике прерываний.

Обработчик прерываний:

Начало

Очистить очередь удаления

Переключение контекста

Конец

Простейшая синхронизация;

отладка

А) отсрочить выполнение

Б) возобновить выполнение

Отсрочить выполнение:

1. пролог;

2. контроль;

3. извлечь из очереди;

4. включить в очередь приостановленных;

5. переназначить;

Возобновить выполнение:

1. пролог;

2. контроль;

3. извлечь из очереди приостановленных;

4. включить в очередь готовых;

5. переназначить.

Временная синхронизация;

DELAY() ® P1

		Недостатки: - простаивание процессора; - коллизии с обработчиком прерываний по таймеру.

К этому надо бы добавить:

+ реализация режима пассивных ожиданий;

+ избавление от иллюзии, связанной с обработчиком прерываний.

Постановка

указ дескриптор
T=Tn+Dt

Функцию возвращения из очереди удаляемых берет на себя обработчик прерываний.

Событийная синхронизация;

1) Латентность – скрытность (например, заболевания).

			За это время система должна быть латентной
	Dt << тик

2)Маскирование (запрет отдельных прерываний).

Маскирование используется для того, чтобы выделить в анализируемом значении указанные биты и сделать навидимыми остальные.

Микросхема PIC «20h, 21h, 22h (через порт 21h фактически и происходит маскирование)

Например, хотим запретить прерывание клавиатуры:

mov al, 00000010b

out 21h, al

3) Режим взаимного исключения;

Монитор – объект, содержащий:

- множество переменных (отражающих состояния системы);

- множество функций (функции изменения переменных).

1. Когда процесс получает доступ к ресурсу, то это влияет (приводит к) на изменение состояний системы.

2. Когда процесс запрашивает ресурс через монитор.

Монитор “знает” состояния системы и владеет функциями, способными их изменить, может предоставить этот ресурс либо отказать процессу.

3. Монитор работает в режиме взаимного исключения (ВИ).

0, критический участок свободен

FLAG =

1, критический участок занят

M: если FLAG = 1, то идти к М

	Критический участок

FLAG = 0

Недостатки:

- такая схема (3) приводит к режиму активного ожидания, т.е. режиму, при котором ожидаются ресурсы процессора;

- нарушение принципа FIFO;

- FLAG – тоже общий ресурс Þ к нему тоже можно осуществить доступ.

Отсюда видно, что эта схема практически неприемлема, а если и приемлема, то безграмотна.

Попробуем ее немного улучшить (попробуем устранить последний недостаток):

M: mov ax, 1

lock xchg ax, FLAG

Cmp ax, 1

Jz M

	Критический участок

FLAG = 0

Семафор Дейкстры (устраняет все 3 недостатка):

Семафор – объект, который состоит из:

- счетчика семафора;

- очереди семафора;

- 2-ух функций семафора (захват семафора, стоящий перед критическим участком и освобождение семафора, стоящий после критического участка).

Захват_семафор()

CLI

DEC счетчик семафора (если счетчик семафора < 0, то дескр_проц отправляется в очередь семафора)

STI

Освоб_семафор()

CLI

INC счетчик семафора (если счетчик семафора <= 0, то дескр_проц, стоящий в очереди семафора 1-ым, отправляется в критический участок)

Дата добавления: 2013-12-13