- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Параллельное программирование. Проблемы многопоточных приложений. Примитивы синхронизации потоков презентация
Содержание
- 1. Параллельное программирование. Проблемы многопоточных приложений. Примитивы синхронизации потоков
- 2. План лекции Проблемы многопоточных приложений Введение Задачи
- 3. Простое различие Последовательная программа - программа, которая
- 4. Реализация параллельных вычислений Многопоточная Многопроцессная Распределенная
- 5. Parallelism vs Concurrency
- 6. Parallelism vs Concurrency Сходства Более быстрое выполнение
- 7. Parallelism vs Concurrency Отличия В случае Concurrency
- 8. Parallelism vs Concurrency Лабораторная работа №1 Concurrency ? Parallelism?
- 9. Проблемы Shared resources DeadLocks ABA problem
- 10. Проблемы и примеры SharedResources Банковский счет (неверная
- 11. Проблемы и примеры SharedResources
- 12. Гонки потоков. Банковский счет.
- 13. Гонки потоков. Терминал оператора.
- 14. Гонки потоков. Одновременное снятие.
- 15. Гонки потоков. Длительные операции.
- 16. Гонки потоков. Длительные операции. Нужна блокировка двойного выполнения. Варианты?
- 17. Гонки потоков. Длительные операции.
- 18. Критическая секция Участок исполняемого кода программы, в
- 19. Гонки потоков. Одновременное снятие. Эксклюзивный доступ Код снятия со счета Решена ли проблема?
- 20. Гонки потоков. Двойное списание.
- 21. Гонки потоков. Невозможность снятия.
- 22. Гонки потоков. Невозможность снятия.
- 23. Гонки потоков. Подвисание интерфейса.
- 24. Гонки потоков. Подвисание интерфейса.
- 25. Гонки потоков. Трансфер денег.
- 26. SharedResources. Безопасная запись. Доступ к ресурсу не
- 27. Проблемы и примеры DeadLocks
- 28. Гонки потоков. Взаимная блокировка.
- 29. DeadLock
- 30. DeadLock
- 31. Проблема обедающих философов. Пять философов Перед
- 32. Проблема обедающих философов. Нужен алгоритм действия философов. Варианты?
- 33. Еще проблемы Livelock – потоки работают, но
- 34. DeadLocks Соблюдать последовательность входа и выхода в
- 35. Примитивы синхронизации потоков. Простые блокирующие методы Блокирующие конструкции Сигналы Неблокирующие конструкции
- 36. Примитивы синхронизации потоков. Простые блокирующие методы
- 37. Простые блокирующие методы Wait Sleep Join
- 38. Простые блокирующие методы Ожидание может завершиться по
- 39. Простые блокирующие методы. Условие ожидания Минусы: Нагрузка на процессор Простои
- 40. Простые блокирующие методы. Таймаут WaitForSingleObject(.. INFINITE) WaitForMultipleObjects(.. INFINITE)
- 41. Примитивы синхронизации потоков. Блокирующие конструкции
- 42. Блокирующие конструкции Семафор — объект, ограничивающий количество
- 43. С++ Критическая секция Назначение: предоставление доступа ОДНОМУ
- 44. С++ Мьютекс Именованная критическая секция, доступная для
- 45. С++ Семафор Назначение: предоставление доступа НЕСКОЛЬКИМ потокам
- 46. Примитивы синхронизации потоков. Сигналы
- 47. С++ Событие HANDLE hEvent; hEvent = CreateEvent(NULL,
- 48. Список литературы Википедия Введение https://habrahabr.ru/company/piter/blog/274569 Проблемы параллельного
- 49. Введение в параллельное программирование “To put it
- 50. Знаменитый закон Мура I Закон Мура (1965):
- 51. Вопросы
План лекции Проблемы многопоточных приложений Введение Задачи читателей и писателей Задачи спящего парикмахера Не DeadLock Доступ к разделяемым данным Atomicity-Violation Bugs Order-Violation Bugs DeadLock Примеры MSSQL Примитивы синхронизации Критические секции Мьютексы
Слайд 1Параллельное программирование
ПРОБЛЕМЫ МНОГОПОТОЧНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ.
ПРИМИТИВЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ПОТОКОВ.
Слайд 2План лекции
Проблемы многопоточных приложений
Введение
Задачи читателей и писателей
Задачи спящего парикмахера
Не DeadLock
Доступ к
разделяемым данным
Atomicity-Violation Bugs
Order-Violation Bugs
DeadLock
Примеры MSSQL
Примитивы синхронизации
Критические секции
Мьютексы
Семафоры
События
Обработка таймаутов
Atomicity-Violation Bugs
Order-Violation Bugs
DeadLock
Примеры MSSQL
Примитивы синхронизации
Критические секции
Мьютексы
Семафоры
События
Обработка таймаутов
Слайд 3Простое различие
Последовательная программа - программа, которая выполняет логическую операцию и когда
она заканчивается, выполняет следующую логическую операцию.
Параллельная программа - это набор независимых последовательных операций, выполняющихся одновременно.
Параллельная программа - это набор независимых последовательных операций, выполняющихся одновременно.
Слайд 6Parallelism vs Concurrency
Сходства
Более быстрое выполнение по сравнению с одной очередью
Последовательное выполнение
в рамках одной очереди
Борьба за ресурсы (теряется скорость паралеллизма)
Борьба за ресурсы (теряется скорость паралеллизма)
Слайд 7Parallelism vs Concurrency
Отличия
В случае Concurrency
необходима очередь
первый получает любой подарок
В случае
Parallelism
очередь не нужна (выигрыш по скорости)
заранее известно кто какой подарок возьмет
очередь не нужна (выигрыш по скорости)
заранее известно кто какой подарок возьмет
Слайд 10Проблемы и примеры
SharedResources
Банковский счет (неверная запись переменной)
Слишком много молока (одновременное выполнение
действия)
Проблема спящего парикмахера (неверное состояние системы)
DeadLocks
Проблема обедающих философов (взаимная блокировка, бездействие, простаивание)
ABA problem
Проблема спящего парикмахера (неверное состояние системы)
DeadLocks
Проблема обедающих философов (взаимная блокировка, бездействие, простаивание)
ABA problem
Слайд 18Критическая секция
Участок исполняемого кода программы, в котором производится доступ к общему
ресурсу (данным или устройству), который не должен быть одновременно использован более чем одним потоком исполнения.
При нахождении в критической секции двух (или более) процессов возникает состояние «гонки» («состязания»).
При нахождении в критической секции двух (или более) процессов возникает состояние «гонки» («состязания»).
Слайд 19Гонки потоков.
Одновременное снятие.
Эксклюзивный
доступ
Код снятия со счета
Решена ли проблема?
Слайд 26SharedResources.
Безопасная запись.
Доступ к ресурсу не изменяет ресурс – например операция чтения;
Изменение
данных является идемпотентным – повторные запросы на изменение приводят к одинаковому результату;
Изменение данных выполняется только одним объектом – персональный доступ, критическая секция.
Изменение данных выполняется только одним объектом – персональный доступ, критическая секция.
Слайд 31Проблема обедающих философов.
Пять философов
Перед каждым тарелка спагетти.
Между парой философов
вилка.
Либо есть двумя вилками
Либо размышлять
Может посмотреть и взять ближайшую вилку, если она доступна
Может положить вилку
Либо есть двумя вилками
Либо размышлять
Может посмотреть и взять ближайшую вилку, если она доступна
Может положить вилку
Слайд 33Еще проблемы
Livelock – потоки работают, но ничего не делают, потому как
не могут захватить все необходимые ресурсы.
Starvation (голодание) – потоку может совсем не доставаться ресурсов.
Lack of fairness – кому-то достается больше ресурсов, кому то меньше.
Shared Resources –
DeadLocks –
ABA - ??
Starvation (голодание) – потоку может совсем не доставаться ресурсов.
Lack of fairness – кому-то достается больше ресурсов, кому то меньше.
Shared Resources –
DeadLocks –
ABA - ??
Слайд 34DeadLocks
Соблюдать последовательность входа и выхода в критические секции
Использовать библиотечные классы (std,
boost)
Обрабатывать исключения
Использовать правильную стратегию синхронизации
Обрабатывать исключения
Использовать правильную стратегию синхронизации
Слайд 35Примитивы синхронизации потоков.
Простые блокирующие методы
Блокирующие конструкции
Сигналы
Неблокирующие конструкции
Слайд 38Простые блокирующие методы
Ожидание может завершиться по следующим причинам:
Выполнилось условие ожидания
Закончилось время
ожидания
Поток прерван функцией TerminateThread
Поток прерван функцией TerminateThread
Слайд 40Простые блокирующие методы.
Таймаут
WaitForSingleObject(.. INFINITE)
WaitForMultipleObjects(.. INFINITE)
Слайд 42Блокирующие конструкции
Семафор — объект, ограничивающий количество потоков, которые могут войти в
заданный участок кода.
Мьютекс – семафор, разрешающий вход только одному потоку.
Мьютекс – семафор, разрешающий вход только одному потоку.
Слайд 43С++ Критическая секция
Назначение: предоставление доступа ОДНОМУ потоку
Скорость: высокая
Область видимости: процесс
Пример:
CRITICAL_SECTION cs;
InitializeCriticalSection(
&cs);
EnterCriticalSection( &cs);
// ?? Только один поток
LeaveCriticalSection( &cs);
DeleteCriticalSection( &cs);
EnterCriticalSection( &cs);
// ?? Только один поток
LeaveCriticalSection( &cs);
DeleteCriticalSection( &cs);
Слайд 44С++ Мьютекс
Именованная критическая секция, доступная для использования в рамках операционной системы.
Назначение:
предоставление доступа ОДНОМУ потоку
Скорость: медленнее
Область видимости: ОС
Пример:
HANDLE hMutex;
hMutex = CreateMutex( NULL, false, NULL);
WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
// ?? Только один поток
ReleaseMutex( hMutex);
CloseHandle( &cs);
Скорость: медленнее
Область видимости: ОС
Пример:
HANDLE hMutex;
hMutex = CreateMutex( NULL, false, NULL);
WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);
// ?? Только один поток
ReleaseMutex( hMutex);
CloseHandle( &cs);
Слайд 45С++ Семафор
Назначение: предоставление доступа НЕСКОЛЬКИМ потокам
Скорость: медленнее
Область видимости: ОС
Пример:
HANDLE hSemaphore;
hSemaphore =
CreateSemaphore(NULL, [CURRENT],[MAX], NULL);
WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
// ?? Не более MAX потоков
ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
WaitForSingleObject(hSemaphore, INFINITE);
// ?? Не более MAX потоков
ReleaseSemaphore(hSemaphore, 1, NULL);
Слайд 47С++ Событие
HANDLE hEvent;
hEvent = CreateEvent(NULL, false (autoreset event), false, NULL);
WaitForSingleObject(hEvent, INFINITE);
//
?? один поток за счет autoreset
CloseHandle(hEvent);
CloseHandle(hEvent);
Слайд 48Список литературы
Википедия
Введение
https://habrahabr.ru/company/piter/blog/274569
Проблемы параллельного программирования
https://ru.wikipedia.org/wiki/Проблема_спящего_парикмахера
https://ru.wikipedia.org/wiki/Проблема_обедающих_философов
Threading in C#
http://www.albahari.com/threading
Best practices
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ff601929.aspx
https://msdn.microsoft.com/en-us/library/1c9txz50(v=vs.110).aspx
Слайд 49Введение в параллельное программирование
“To put it quite bluntly: as long as
there were no
machines, programming was no problem at all;
when we had a few weak computers,
programming became a mild problem, and now
we have gigantic computers, programming has
become an equally gigantic problem."
machines, programming was no problem at all;
when we had a few weak computers,
programming became a mild problem, and now
we have gigantic computers, programming has
become an equally gigantic problem."
-- E. Dijkstra, 1972 Turing Award Lecture
Слайд 50Знаменитый закон Мура
I Закон Мура (1965): каждые 2 года количество транзисторов
в интегральной микросхеме удваивается.
Следствие Хауса: производительность центрального процессора компьютера удваивается каждые 18 месяцев.
Мур, 2007: закономерности перестанут работать вследствие атомарной природы вещества и ограничения скорости света.
Следствие Хауса: производительность центрального процессора компьютера удваивается каждые 18 месяцев.
Мур, 2007: закономерности перестанут работать вследствие атомарной природы вещества и ограничения скорости света.
