Операция «Проверка и установка».

Операция «Проверка и установка» является одним из аппаратных средств решения задачи критического интервала. Данная операция реализована на многих компьютерах. Машинная операция «Проверка и установка» значительно упрощает решение проблемы критического участка посредством блокировки памяти. К операции «Проверка и установка» обращаются с двумя параметрами: Локальный и Общий. Операция берет значение параметра Общийи присваивает его переменной Локальный, а затем устанавливает в переменной Общий значение 1. Главное свойство этой операции – ее неделимость. Когда процесс выполняет операцию «проверка и установка», никаких действий не может произойти между ее началом и концом.

Листинг 5. Взаимное исключение с помощью операции «Проверка и Установка».

Var

ЛОКАЛЬНЫЙ_1, ЛОКАЛЬНЫЙ_2, ОБЩИЙ: integer;

Begin

ОБЩИЙ := 0;

parbegin

ПРОЦЕСС 1:

begin

while (true) do

begin

ЛОКАЛЬНЫЙ_1 := 1;

while (ЛОКАЛЬНЫЙ1=1) do

begin

проверка и установка (ЛОКАЛЬНЫЙ_1, ОБЩИЙ)

end;

критический участок 1;

ОБЩИЙ :=0;

оставшаяся часть процесса 1

end

end;

ПРОЦЕСС 2:

begin

while (true) do

begin

ЛОКАЛЬНЫЙ_2 := 1;

while (ЛОКАЛЬНЫЙ2=1) do

begin

проверка и установка (ЛОКАЛЬНЫЙ2, ОБЩИЙ)

end;

критический участок 2;

ОБЩИЙ :=0;

оставшаяся часть процесса 2

end

end;

ParEnd

end

Переменная Общий разделяется между процессами, которые подлежат синхронизации по отношению к некоторому критическому ресурсу. У каждого процесса есть своя собственная переменная Локальный. Если Общий = 1, это значит, что какой-то процесс находится в своем критическом участке. Начальное значение переменной Общий равно 0. В Листинге 5 приведено решение проблемы взаимного исключения для двух процессов, использующее операцию «Проверка и установка». В этом решении предполагается, что в машине предусмотрена блокировка памяти, т. е. операция Общий := 0 неделима.

Данная операция была реализована на многих машинах. Так, например в IBM 360 (370) имелась команда специальная TS (test and set) для использования операции «Проверка и установка». TS – это двухадресная команда, действие которой заключается в том, что процессор присваивает значение второго операнда первому, после чего второму операнду присваивается значение, равное единице. Команда TS является неделимой операцией, то есть между ее началом и концом не могут выполняться никакие другие команды.

Чтобы использовать команду TS для решения проблемы критического интервала, свяжем с ней переменную common, которая будет общей для всех процессов, использующих некоторый критический ресурс. Данная переменная будет принимать единичное значение, если какой-либо из взаимодействующих процессов находится в своем критическом интервале. С каждым процессом связана своя локальная переменная, которая принимает значение, равное единице, если данный процесс хочет войти в свой критический интервал. Операция TS будет присваивать значение common локальной переменной и устанавливать common в единицу. Программа решения проблемы критического интервала на примере двух параллельных процессов приведена в листинге 6.

Предположим, что первым захочет войти в свой критический интервал процесс ПР1. В этом случае значение locall сначала установится в единицу, а после цикла проверки с помощью команды TS(locall, common) – в ноль. При этом значение common станет равным единице. Процесс ПР1 войдет в свой критический интервал. После выполнения этого критического интервала common примет значение, равное нулю, что даст возможность второму процессу ПР2 войти в свой критический интервал.