|
1. Введение
1.1. Понятия процессов и задач в Windows NT
В ОС Windows NT существует два понятия, имеющие отношение к мультизадачности. Это процессы и задачи (нити).
Процесс (process) создаётся, когда программа загружается в память для выполнения. Каждому процессу выделяется в монопольное владение 2 Гбайт изолированного адресного пространства, в которое другие процессы не имеют никакого доступа.
Сразу после запуска процесса создаётся одна задача (thread) (иначе её называют нить или поток). Нить – это просто фрагмент кода приложения, который может выполняться автономно и независимо от других задач в рамках одного процесса. При необходимости эта задача может запускать другие задачи, реализуя таким образом мультизадачность в рамках одного процесса. Все задачи имеют доступ к памяти, выделенной запустившему их процессу.
Следовательно, в ОС Microsoft Windows NT могут работать одновременно несколько процессов и в рамках каждого процесса могут параллельно работать несколько задач.
1.2. Проблемы синхронизации процессов и задач
В любой многозадачной системе проблема синхронизации встает, как только система позволяет иметь одновременный доступ к объектам. Вся теория синхронизации была разработана в 60-х–начале 70-х годов Деккером (Dekker), Дейкстрой (Dijkstra) и другими.
Синхронизация задач (в том числе принадлежащих разным приложениям) заключается в том, что некоторые задачи должны приостанавливать свое выполнение до тех пор, пока не произойдут те или иные события, связанные с другими задачами.
Здесь возможно очень много вариантов. Например, главная задача создает задачу, которая выполняет какую-либо длительную работу, например подсчет страниц в текстовом документе. Если теперь потребуется отобразить количество страниц на экране, главная задача должна дождаться завершения работы, выполняемой созданной задачей.
Создавая мультизадачное приложение, необходимо тщательно планировать взаимодействие задач, избегая конфликтных ситуаций, когда различные задачи пытаются одновременно использовать один и тот же ресурс. Например, одна задача может выполнять запись в ячейку памяти нового значения, а вторая – чтение из неё. Результат чтения при этом будет зависеть от момента, когда произойдет чтение, - до записи нового значения или после.
Операционная система организует для процессов и задач последовательный доступ к таким ресурсам, как принтер или последовательный асинхронный порт, однако, если несколько задач приложения рисуют что-либо в одном окне, необходимо позаботиться об организации последовательного доступа к таким ресурсам, как контекст отображения, кисти, шрифты и так далее.
Поскольку выполняются, собственно, не процессы, а потоки, есть смысл говорить лишь о взаимодействии и синхронизации именно потоков, принадлежащих как одному процессу, так и разным. Только в одном случае можно упомянуть о взаимодействии именно процессов. Дескриптор процесса является сам по себе объектом синхронизации, и в этом смысле один процесс может ожидать завершения другого процесса (и таким образом синхронизироваться).
В программном интерфейсе ОС Windows NT предусмотрены различные средства синхронизации задач, как выполняющиеся в рамках одного процесса, так и принадлежащих разным процессам. Это средства организации последовательного использования ресурсов (mutex), критические секции (critical section), семафоры (semaphore), и события (event).
1.3. Техническое задание
Исследовать средства синхронизации задач в мультизадачной ОС Microsoft Windows NT. Продемонстрировать различные способы синхронизации на примере. Для этого необходимо написать приложение, в котором с помощью различных средств синхронизации синхронизируются действия нескольких нитей (задач). Результат работы программы представить в виде временной диаграммы, которая отражает применение средств синхронизации.
|
На уровень вверх
Купить