Особливості багатозадачності в середовищі Windows
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
Контрольна робота
з інформатики
Особливості багатозадачності в середовищі Windows
Вступ
Основні поняття багатозадачності в Windows 95 - процес (задача) і потік (нитка). Під процесом розуміється виконання програми в цілому (WinWord, Excel, Visual C++ і т.д.) Потоками у свою чергу є частини процесу, що виконуються паралельно.
Процесом звичайно називають екземпляр програми, що виконується.
Хоча на перший погляд здається, що програма і процес поняття практично однакові, вони фундаментально відрізняються один від одного. Програма представляє собою статичний набір команд, а процес це набір ресурсів і даних, що використовуються при виконанні програми. Процес в Windows складається з наступних компонентів:
- Структура даних, що включає в себе всю інформацію про процес, в тому числі список відкритих дескрипторів різних системних ресурсів, унікальний ідентифікатор процесу, різноманітну статистичну інформацію і т.д.;
- Адресний простір - діапазон адресів віртуальної памяті, яким може користуватися процес;
- Програма, що виконується і дані, що проектуються на віртуальний адресний простір процесу.
Будь який процес має хоча б один потік (у цьому випадку його можна ототожнити з потоком). Це первинний потік створюється системою автоматично при створенні процесу. Далі цей потік може породити інші потоки, ті в свою чергу нові і т.д. Таким чином, один процес може володіти декількома потоками, і тоді вони одночасно виконують код в адресному просторі процесу.
Windows краще всього працює, коли всі потоки можуть займатися своїм ділом, не взаємодіючи один з одним. Але така ситуація дуже рідкісна. Звичайно потік створюється для виконання певної роботи, про завершення якої, ймовірно, захоче узнати інший потік.
Приклад: один потік підготовляє дані, інший їх сортує, а третій виводить результат у файл. Передавши готові дані другому потоку на сортування, перший починає обробку нового блоку. Тим часом другий потік повідомляє третьому, що можна виводити результати. Роботу цих трьох потоків необхідно синхронізувати.
Всі потоки в системі повинні мати доступ до системних ресурсів кучам, послідовним портам, файлам, вікнам і т д. Якщо один із потоків запросить монопольний доступ до якого-небудь ресурсу, іншим потокам, яким теж потрібен цей ресурс, не вдасться виконати свої задачі. А с другої сторони, просто недопустимо, щоб потоки безконтрольно користувались ресурсами. Інакше може статися так, що один потік пише в блок памяті, з якого інший щось зчитує.
Потоки повинні взаємодіяти один з одним в двох основних випадках:
1) спільно використовуючи один і той же ресурс (щоб не розрушити його);
2) коли треба повідомити інші потоки про завершення яких-небудь операцій
В Windows є маса засобів, що спрощують синхронізацію потоків. Але точно спрогнозувати, в який момент потоки будуть робити то-то и то-то, надзвичайно складно.
Механізми синхронізації
Найбільш простим механізмом синхронізації є використання Interlocked-функцій. Використання цих функцій гарантує “атомарне” виконання потрібних операцій, тобто потоки не будуть заважати один одному.
Пояснимо на прикладі:
// definition of global viriable lorig g_x = 0;
DWORD WINAPI ThreadFunc1(PVOID pvParam) {
g_x++;
return(0); }
DWORD WINAPI ThreadFunc2(PVOID pvParam} {
g_x++;
return(0); }
Нема ні якої впевненості, що отримаємо двійку, тому що ми не управляємо механізмом витіснення потоків.
// definition of global viriable long g_x = 0;
DWORD WINAPI ThreadFunc1(PVOID pvParam) {
InterlockedExchangeAdd(&g_x, 1);
return(0); }
DWORD WINAPI ThreadFunc2(PVOID pvPararr) {
InterlockedExchangeAdd(&g_x, 1);
return(0); }
Тут вже можна бути впевненим, що значення g_x=2.
Розглянемо ці функції більш детально
Якщо кілька потоків мають доступ до однієї змінного, те немає ніякої гарантії, що в процесі зміни значення цієї змінний одним потоком не відбудеться переключення на інший потік, що може читати її значення. Інший потік у цьому випадку одержить невірну інформацію. Для запобігання таких конфліктів у Windows 95 уведений ряд функцій, що дозволяють коректно змінювати змінні, доступ до яких мають кілька потоків. Перелічимо функції, що охороняють від переключення під час зміни значення змінної:
LONG InterlockedIncrement (LPLONG lpAddend) - збільшує значення за адресою lpAddend на одиницю;
LONG InterlockedDecrement (LPLONG lpAddend) - зменшує значення за адресою lpAddend на одиницю;
LONG InterlockedExchange (LPLONG Target, LONG Value) - заміняє значення, що знаходиться за адресою Target, на значення, передане в параметрі Value;
LONG InterlockedExchangeAdd (PLONG Addend, LONG Increment) - додає до значення за адресою Addend значення Increment;
PVOID InterlockedCompareExchange (PVOID *Destination, PVOID Exchange, PVOID Comperand) - порівнює значення за адресою Destination зі значенням, переданим у параметрі Comperand, і якщо ці значення рівні, то за адресою Destination міститься значення, передане в параметрі Exchange.
Іншими словами, якщо в тексті програми є загальна змінна, те її зміна повинна вироблятися в такий спосіб:
{ long Val;
....
Val++; // неправильно
InterlockedIncrement(&Val); // правильно
...
}
Усі спроби зробити щось, що вимагає моментальної реакції на зовнішні події, у середовищі Windows 3.x приводили до більш ніж скромних результатів, тому що подібні програми здобували відносно стандартизований, але неповороткий графічний інтерфейс, і більше нічого. Windows 95 у принципі дозволяє розробляти критичне вчасно реакції ПО типу систем керування.
Цей метод хороший для дуже простих речей, для більш складної син