Programiranje u realnom vremenu Bojan Furlan

Transcription

1 Programiranje u realnom vremenu Bojan Furlan

2 class Semaphore { public: Semaphore (int initvalue=1) : val(initvalue) { ~Semaphore (); void wait (); void signal (); friend void signalwait (Semaphore* s, Semaphore* w); int value () { return val; ; protected: void block (); void deblock (); int val; private: Queue blocked; ;

3 Semaphore::~Semaphore () { lock(); for (IteratorCollection* it=blocked->getiterator();!it->isdone(); it->next()) { Thread* t = (Thread*)it->currentItem(); Scheduler::Instance()->put(t); unlock();

4 void Semaphore::block () { if (Thread::runningThread->setContext()==0) { // Blocking: bocked->put(thread::runningthread->getceforsemaphore()); Thread::runningThread = Scheduler::Instance()->get(); Thread::runningThread->resume(); // context switch else return; void Semaphore::deblock () { // Deblocking: Thread* t = (Thread*)blocked->get(); Scheduler::Instance()->put(t);

5 void Semaphore::wait () { lock(); if (--val<0) block(); unlock(); void Semaphore::signal () { lock(); if (val++<0) deblock(); unlock();

6 Operacija signalwait(s1,s2) izvršava neprekidivu sekvencu operacija s1->signal() i s2->wait(). Ova operacija je pogodna za realizaciju uslovnih promenljivih. void signalwait (Semaphore* s, Semaphore* w) { lock(); if (s && s->val++<0) s->deblock(); if (w && --w->val<0) w->block(); unlock();

7 Da li može ovako? class Monitor { public: Monitor () : sem(1) { void criticalsection (); private: Semaphore sem; ; void Monitor::criticalSection () { sem.wait(); //... telo kritične sekcije sem.signal();

8 1. Šta u slučaju da funkcija vraća rezultat int Monitor::criticalSection () { sem.wait(); return f()+2/x; // gde pozvati signal()? 2. Šta ako dođe do izuzetka?

9 class Mutex { public: Mutex (Semaphore* s) : sem(s) { if (sem) sem->wait(); ~Mutex () { if (sem) sem->signal(); private: Semaphore *sem; ; void Monitor::criticalSection () { Mutex dummy(&sem); //... telo kritične sekcije

10 class MsgQueue { public: MsgQueue (): mutex(1), notempty(0), notfull(0) { ~MsgQueue () { mutex.wait(); void send (CollectionElement*); Object* receive (); // blocking int receive (Object**); // nonblocking void clear (); Object* first (); int isempty (); int isfull (); int size (); private: Queue rep; Semaphore mutex, notempty, notfull; ;

11 void MsgQueue::send (CollectionElement* ce) { Mutex dummy(&mutex); while (rep.isfull()) { signalwait(&mutex,&notfull); mutex.wait(); rep.put(ce); if (notempty.value()<0) notempty.signal(); operacija oslobađanja kritične sekcije (mutex.signal()) i blokiranja na semaforu za čekanje na prazan prostor (notfull.wait()) moraju da budu nedeljive inače bi moglo da se dogodi da između ove dve operacije neki proces uzme poruku iz bafera, a prvi proces se blokira na semaforu notfull bez razloga.

12 Object* MsgQueue::receive () { Mutex dummy(&mutex); while (rep.isempty()) { signalwait(&mutex,&notempty); mutex.wait(); Object* temp=rep.get(); if (notfull.value()<0) notfull.signal(); return temp; int MsgQueue::receive (Object** t) { Mutex dummy(&mutex); if (rep.isempty()) return 0; *t=rep.get(); if (notfull.value()<0) notfull.signal(); return 1;

13 void MsgQueue::clear () { Mutex dummy(&mutex); rep.clear(); Object* MsgQueue::first () { Mutex dummy(&mutex); return rep.first(); int MsgQueue::isEmpty () { Mutex dummy(&mutex); return rep.isempty(); int MsgQueue::isFull () { Mutex dummy(&mutex); return rep.isfull(); int MsgQueue::size () { Mutex dummy(&mutex); return rep.size();

14 Potrebno je projektovati sistem za kontrolu saobraćaja u nekom jednosmernom tunelu. U cilju bezbednosti, u tunelu se ne sme nalaziti više od približno N vozila u datom trenutku. Semafor na ulazu u tunel kontroliše priliv vozila, dok detektori vozila na ulazu i izlazu iz tunela prate tok vozila. Potrebno je napisati dva procesa i monitor kojima se kontroliše tok saobraćaja u tunelu. Prvi proces nadzire ulazni, a drugi izlazni detektor saobraćaja. Monitor kontroliše semafor na ulazu u tunel. Pretpostavlja se da su realizovane sledeće globalne funkcije:

15 int carsexited (); // Vraća broj vozila koja su napustila tunel // od trenutka poslednjeg poziva ove funkcije int carsentered (); // Vraća broj vozila koja su ušla u tunel // od trenutka poslednjeg poziva ove funkcije void setlights (Color); // Postavlja svetlo semafora na zadatu boju: // enum Color {Red, Green; void delay10seconds (); // Blokira pozivajući proces na 10 sekundi Program treba da očitava senzore (preko funkcija carsexited() i carsentered()) svakih 10 sekundi, sve dok tunel ne postane prazan ili pun. Kada tunel postane pun (i na semaforu se upali crveno svetlo), proces koji nadgleda ulaz u tunel ne treba više kontinualno da poziva funkciju carsentered(). Slično, kada tunel postane prazan, proces koji nadgleda izlaz iz tunela ne treba više kontinualno da poziva funkciju carsexited(). Prikazati rešenje korišćenjem zaštićenih objekata u jeziku Ada.

16 Posmatra se sistem od tri procesa koji predstavljaju pušače i jednog procesa koji predstavlja agenta. Svaki pušač ciklično zavija cigaretu i puši je. Za zavijanje cigarete potrebna su tri sastojka: duvan, papir i šibica. Jedan pušač ima samo duvan, drugi papir, a treći šibice. Agent ima neograničene zalihe sva tri sastojka. Agent postavlja na sto dva sastojka izabrana slučajno. Pušač koji poseduje treći potreban sastojak može tada da uzme ova dva, zavije cigaretu i puši. Kada je taj pušač popušio svoju cigaretu, on javlja agentu da može da postavi nova dva sastojka, a ciklus se potom ponavlja. Realizovati procese pušača i agenta korišćenjem a) Zaštićenih objekata u jeziku Ada. b) koncepata procesa i randevua u jeziku Ada.