Параллельные вычисления в Windows

Windows 2000 (W2K) обеспечивает синхронизацию потоков как часть объектной архитектуры. Механизм, использованный W2K для реализации синхронизации, представляет собой семейство следующих объектов синхронизации.

Процесс.
Поток.
Файл.
Консольный ввод.
Уведомление об изменении файлов.
Мьютекс.
Семафор.
Событие.
Таймер ожидания.

Первые четыре объекта в этом списке могут использоваться для целей синхронизации, хотя это и не основное их предназначение. Остальные типы объектов разработаны специально для поддержки синхронизации.

Экземпляр каждого из перечисленных объектов может находиться в одном из двух состояний — сигнальном (signaled) и несигнальном (unsignaled); поток освобождается при входе объекта в сигнальное состояние. Механизм достаточно прост: поток выполняет запрос на ожидание к исполнительной системе W2K с использованием дескриптора объекта синхронизации. Когда объект входит в сигнальное состояние, исполнительная система W2K освобождает все потоки, находящиеся в состоянии ожидания этого объекта.

В табл. 6.2 приведен список событий, приводящих объекты в сигнальное состояние, и указано их влияние на ожидающие потоки.

Таблица 6.2. Объекты синхронизации Windows 20006

Тип объекта	Определение	Переход в сигнальное состояние	Ожидающие потоки
Процесс	Программа, включая адресное пространство и ресурсы, требуемые для ее выполнения	Завершение послед него потока	Освобождаются все потоки
Поток	Выполнимая единица внутри процесса	Завершение потока работы	Освобождаются все потоки
Файл	Открытый файл или устройство ввода-вывода	Завершение операции ввода-вывода	Освобождаются потоки все
Консольный ввод	Буфер текстового окна(например, используемый для операций ввода-вывода приложений MS DOS)	Имеется информация, доступная процессу введенная	Освобождается один поток
Уведомление об изменениях	Уведомление о любых изменении файлов файловой системы	Изменения в файловой системе, соответствующие заданному объектом фильтру	Освобождается один поток
Мьютекс	Механизм обеспечения взаимоисключений в средах Win32 и OS/2	Поток освобождает мьютекс	Освобождается один поток
Семафор	Счетчик, регулирующий количество потоков, которые могут использовать ресурс	Счетчик семафора обнуляется	Освобождаются все потоки
Событие	Извещение о наступлении некоторого события в системе	Поток осуществляет событие	Освобождаются все потоки
Таймер ожидания	Счетчик, учитывающий прошедшее время интервал времени	Наступил указанный момент времени или истек указанный	Освобождаются вcе потоки

6 Заштрихованные строки соответствуют объектам, созданным специально для целей синхронизации.

Мьютексы используются для взаимоисключительного доступа к ресурсам, благодаря им обеспечивается получение доступа к ресурсу одновременно только одним объектом (т.е., по сути, они выступают в роли бинарного семафора). При входе мьютекса в сигнальное состояние освобождается только один из ожидающих этого потоков. Мьютексы могут также использоваться для синхронизации потоков разных процессов.

Так же как и мьютексы, семафоры могут совместно использоваться потоками разных процессов. В W2K семафоры являются классическими семафорами-счетчиками.

Таймер ожидания — новый объект ядра, появившийся в Windows NT 4.0, который подает сигнал в определенный момент времени и/или через заданные промежутки времени.