1213 Threads [1] Programació concurrent, processos i fils
- 1. PROGRAMACIÓ CONCURRENT Processos i fils
- 2. Programes seqüencials Es tracta de l'estil de programació que correspon al model conceptual de Von Newmann. Un programa seqüencial té una línia simple de control de flux. Les operacions d'un programa seqüencial estan ordenades d'acord amb un ordre estricte. El comportament d'un programa únicament va en funció de les sentències que l'integren i de l'ordre en que s'executa. En els programes seqüencials, el temps que tarda cada operació en executar-se no té conseqüències sobre el resultat. La verificació d'un programa seqüencial és senzilla: Cada sentència dóna la resposta correcta. Les sentències s'executen en l'ordre adient. Powerpoint Templates Page 2
- 3. Programes concurrents Són programes que tenen múltiples línies de flux de control. Les sentències d'un programa concurrent s'executen d'acord amb un ordre no estricte. La seqüencialització d'un programa concurrent es dóna entre punts de sincronització. Un programa concurrent s'acostuma a concebre com un conjunt de processos que col·laboren i competeixen entre sí. Per validar un programa concurrent: Les operacions es poden validar individualment si les variables no són actualitzades concurrentment. El resultat ha de ser independent dels temps d'execució de les sentències. El resultat ha de ser independent de la plataforma en la que s'executa. Powerpoint Templates Page 3
- 4. Programa o procés? Un programa és una seqüència de instruccions escrita en un determinat llenguatge. Un programa és un concepte estàtic mentre que un procés és un concepte dinàmic. Powerpoint Templates Page 4
- 5. Avantatges de la programació concurrent Proporciona el model més senzill i natural de concebre moltes aplicacions. Facilita el disseny orientat a objectes de les aplicacions (els objectes reals són concurrents. Facilita la compartició de recursos. En sistemes monoprocessador permet optimitzar l'ús dels recursos. Permet reduir els temps d'execució sobre plataformes multiprocessadores. Powerpoint Templates Page 5
- 6. Entorns maquinari per la programació concurrent Un programa concurrent correcte ha de funcionar en qualsevol plataforma. La plataforma pot ser important per establir els models de fallida. Entorns habituals: Entorn monoprocessador amb multiprogramació. Entorn multicomputador amb memòria compartida. Entorn distribuït. Powerpoint Templates Page 6
- 7. Entorn monoprocessador amb multiprogramació Els processos s'executen amb concurrència virtual. L'aplicació concurrent no s'executa més eficientment. Raons per les que s'utilitza: Optimitzar la utilització dels recursos. Servir a múltiples usuaris. Aconseguir un disseny més simple i comprensible. Powerpoint Templates Page 7
- 8. Entorn multiprocessador amb memòria compartida Els processos s'executen amb concurrència física. El programa concurrent s'executa de forma més eficient. Poden existir problemes de coherència entre memòries. Powerpoint Templates Page 8
- 9. Sistema distribuït Existeix concurrència física. La comunicació és per missatges. Problemes típics: La comunicació és costosa. Coherència de dades. Entorns heterogenis. Powerpoint Templates Page 9
- 10. Exemple de programa concurrent Programari embarcat de control de un cotxe. TASCA Període Duració % ús Mesura de la velocitat 200 ms 40 ms 20% Control de la pressió del 400 ms 100 ms 25% carburant Control de la vàlvula del 800 ms 400 ms 50% carburador El conjunt de tasques utilitzen el 95% de la capacitat del processador. No és possible combinar seqüencialment les tres tasques. Powerpoint Templates Page 10
- 11. Exemple: Solució concurrent La solució requereix segmentar les tasques més llargues en seccions més breus. La solució és difícil de mantenir. Powerpoint Templates Page 11
- 12. Exemple: Tasca aperiòdica La tasca C_S té la funció de bloquejar el cinturó de seguretat si el sensor d'acceleració supera un llindar: Naturalesa: Aperiòdica Termini de resposta: 30 ms Ús de la CPU: 20 ms Interval mínim: 800 ms Incorporar aquesta tasca a l'estructura seqüencial és molt difícil. La solució és atendre l'esdeveniment en una rutina de interrupció. Powerpoint Templates Page 12
- 13. Exemple: Solució concurrent El programa es planteja com 4 processos concurrents que, únicament, interactuen entre ells per compartir el mateix recurs de processament. Powerpoint Templates Page 13
- 14. Exemple de programa concurrent program Control_cotxe; process P_MesuraVelocitat; (*Procés de mesura de la velocitat*) begin repeat M_V; sleep(160 ms); forever; end; process P_PressioCarburant; (*Procés de control de la pressió del carburant*) begin repeat M_V; sleep(300 ms); forever; end; process P_ControlValvulaCarburador; (*Procés de mesura de la velocitat*) begin repeat M_V; sleep(400 ms); forever; end; process P_ControlCintur; (*Procés d'atenció del control del cinturó*) begin repeat Wait esdeveniment; C_S; forever; end; begin (*Programa principal*) cobegin P_MesuraVelocitat; P_PressioCarburant; P_ControlValvulaCarburador; P_ControlCintur; coend; end Powerpoint Templates Page 14