Статья 7315

Название статьи

АВТОМАТНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ПРОЦЕССАМИ В ЗАДАЧЕ «ПИСАТЕЛИ – ЧИТАТЕЛИ» НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ НЕДЕТЕРМИНИЗМА И МЕХАНИЗМА МОНИТОРА1

Авторы

Вашкевич Николай Петрович, доктор технических наук, профессор, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), vt@alice.pnzgu.ru
Волчихин Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор, президент Пензенского государственного университета (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), cnit@pnzgu.ru
Бикташев Равиль Айнулович, кандидат технических наук, профессор, кафедра вычислительных машин и систем, Пензенский государственный технологический университет (Россия, г. Пенза, проезд Байдукова, 1а), bra559620@sura.ru

Индекс УДК

681.3.012

Аннотация

Актуальность и цели. Объектом исследования являются системы управления процессами и ресурсами в параллельных системах обработки информации. Предметом исследования являются алгоритмы синхронизации параллельных процессов в задаче «писатели – читатели», основанные на механизме монитора. Цель работы – получение формальной модели алгоритма синхронизации с возможностью преобразования ее в модель функционального описания аппаратуры, например на языке VHDL, с дальнейшей реализацией на программируемых логических интегральных схемах.
Материалы и методы. Формализация алгоритма синхронизации параллельных процессов в задаче «писатели – читатели» выполнена с использованием метода, основанного на логике недетерминированных автоматов.
Результаты. Получено формальное описание алгоритма управления синхронизацией процессами в задаче «писатели – читатели» на основе использования механизма монитора в виде стандартной системы канонических рекуррентных уравнений, реализующих все частные события в управляющем алгоритме. Оно будет использовано для создания средств аппаратной поддержки ряда функций многопроцессорных операционных систем, к которым относятся каналы межпроцессного обмена, очереди сообщений и др., что обеспечит уменьшение латентности и повышение пропускной способности средств коммуникаций, а также их надежность и живучесть за счет тщательной отладки оборудования.
Выводы. Полученное формальное описание позволяет в дальнейшем просто решать задачи структурной реализации алгоритмов управления процессами и ресурсами и их верификации на моделях, представляющих основные характеристики свойств алгоритма, к числу которых обычно относятся безопасность и живость, справедливость, наличие взаимоисключения взаимодействующих процессов и др.

Ключевые слова

системы управления процессами и ресурсами, взаимодействие параллельных процессов, механизмы синхронизации процессов, событийные недетерминированные автоматы, частные события, формальное описание алгоритмов.

 

 Скачать статью в формате PDF

Список литературы

1. Х оар, Ч. Взаимодействующие последовательные процессы : пер. с англ./Ч.Хоар.–М.:Мир,1989.–264 с.
2. Кларк, Э. М. Верификация моделей программ: Model Checking : пер. с англ. / Э. М. Кларк, О. Граммберг, Д. Пелед. – М. : МЦНМО, 2002. – 416 с.
3. Дейтел, Х . М. Операционные системы. Основы и принципы : в 2 т. : пер. с англ. / Х. М. Дейтел, П. Дж. Дейтел, Д. Р. Чофнес. – М. : Бином-Пресс, 2011. – Т. 1. – 1024 с.
4. Akgul, B. E. S. System-on-a-chip processor synchronization support in hardware / B. E. S. Akgul and V. J. Mooney // Design Automation and Test in Europe (DATE’01). – 2001, March. – P. 633–639.
5. Бикташев, Р. А. Разработка аппаратно-ориентированного ядра многопроцессорных операционных систем реального времени / Р. А. Бикташев, Н. П. Вашкевич // Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации. – Курск, 2015. – С. 42–44.
6. Вашкевич, Н. П. Достоинство формального языка, основанного на концепции недетерминизма, при структурной реализации параллельных систем логического  управления процессами и ресурсами / Н. П. Вашкевич, Р. А. Бикташев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2011. – № 1 (7). – С. 3–11.
7. Hoare, C. A. R. Monitors, An Operating System Structuring Concept / C. A. R. Hoare // Commun. Of the ACM. – 1974, oct. – Vol. 17. – P. 549–557.
8. Brinch Hansen, P. The Programming Language Concurrent Pascal / P. Brinch Hansen // IEEE Trans. On Software Engineering. – 1975, june. – Vol. SE-1. – P. 199–207.
9. Эндрюс, Г. Р. Основы многопоточного параллельного и распределенного программирования : пер. с англ. / Г. Р. Эндрюс. – М. : Вильямс, 2003. – 512 с.
10. Таненбау м, Э. Современные операционные системы / Э. Таненбаум. – 4-е изд. – СПб. : Питер, 2015. – 1120 с.
11. Вашкевич, Н. П. Недетерминированные автоматы в проектировании систем параллельной обработки : учеб. пособие / Н. П. Вашкевич. – Пенза : Изд-во ПензГУ, 2004. – 280 с.
 

 

Дата создания: 22.12.2015 15:44
Дата обновления: 24.12.2015 11:02