Загрузка компьютера. В кратком изложении загрузка компьютера происходит следующим образом. У каждого персонального компьютера есть материнская плата (которую теперь в США в результате распространения политкорректности на компьютерную индустрию называют родительской платой). На материнской плате находится программа, которая называется базовой системой ввода-вывода — BIOS (Basic Input Output System). BIOS содержит низкоуровневое программное обеспечение ввода-вывода, включая процедуры считывания состояния клавиатуры, вывода информации на экран и осуществления, ко всему прочему, дискового ввода-вывода. В наши дни эта программа хранится в энергонезависимой флеш-памяти с произвольным доступом, которая может быть обновлена операционной системой в случае обнаружения в BIOS различных ошибок.
Дайте определение состязательной ситуации, критической области. Поясните механизм работы барьеров и обмена сообщениями
Довольно часто процессам необходимо взаимодействовать с другими процессами. Поэтому возникает необходимость во взаимодействии процессов, и желательно по хорошо продуманной структуре без использования прерываний.
Состязательная ситуация. В некоторых операционных системах совместно работающие процессы могут использовать какое-нибудь общее хранилище данных, доступное каждому из них по чтению и по записи. Это общее хранилище может размещаться в оперативной памяти (возможно, в структуре данных ядра) или может быть представлено каким-нибудь общим файлом. Состязательной ситуацией называется такая ситуация, при которой два или более процесса работают с общими данными, а итоговый результат такой работы будет зависеть от того, какой процесс будет выполняться, в какой конкретный момент времени и в какую очередь он будет выполняться.
Критическая область. Ключом к предупреждению проблемы состязательной ситуации – определение способа, при котором в каждый конкретный момент времени доступ к общим данным для чтения и записи может получить только один процесс. То есть, нужен способ взаимного исключения. Та часть программы, в которой используется доступ к общей памяти, называется критической областью.
Необходимо соблюдение четырех условий:
1. Два процесса не могут одновременно находиться в своих критических областях.
2. Не должны выстраиваться никакие предположения по поводу скорости или количества центральных процессоров.
3. Никакие процессы, выполняемые за пределами своих КО, не могут блокироваться любым другим процессом.
4. Процессы не должны находиться в вечном ожидании входа в свои КО.
Барьеры и порядок выполнения. Некоторые приложения разбиты на фазы и следуют правилу, согласно которому ни один из процессов не может перейти к следующей фазе, пока все процессы не будут готовы перейти к следующей фазе. Добиться выполнения этого правила можно с помощью барьеров, поставленных в конце каждой фазы. Когда процесс достигает барьера, он блокируется до тех пор, пока этого барьера не достигнут все остальные процессы. Это позволяет синхронизировать группы процессов.
В качестве примера можно рассмотреть матрицу данных какого-то процесса. Начиная с текущих значений, к матрице для получения ее следующей версии применяется преобразование. Затем процесс повторяется снова и снова, представляя значения в виде функций. а. Со временем алгоритм производит серию матриц, каждая из которых соответствует заданной отметке времени. Когда все процессы справятся со своей работой, новая матрица (предоставляющая входные данные для следующей итерации) будет завершена и все процессы будут освобождены для начала следующей итерации.
Обмен Сообщениями представляет собой логическое оформление (группировку) обмена Сообщениями (Потоков Сообщений), имеющих общую Корреляцию. Посредством Обмена Сообщениями также отображается логическое отношение, характерное для обмена Сообщениями. В действительности логическое отношение часто связано с важными бизнес-объектами, например, «Заказом», «Транспортировкой и Доставкой», «Выставлением счета». Соответственно, Обмен Сообщениями ассоциирован с набором пар "имя-значение" или Ключом корреляции (например, «Идентификатор Заказа» или «Идентификатор Доставки»), который записан в Сообщениях, подлежащих обмену. В данном случае Сообщение может быть направлено в конкретный экземпляр Процесса, ответственный за получение и обработку данного Сообщения.