آموزش سیستم عامل قسمت 3: همگام سازی و بن بست

سرفصل ها و درس ها

معرفی Introduction

معرفی Introduction

• مفهوم حافظه مشترک Concept of Shared Memory

• نیاز به مکانیزم همگام سازی - 1 Need for Synchronization Mechanism - 1

• نیاز به مکانیزم همگام سازی - 2 Need for Synchronization Mechanism - 2

بخش بحرانی و بخش غیر بحرانی Critical Section and Non Critical Section

بخش بحرانی و بخش غیر بحرانی Critical Section and Non Critical Section

• بخش بحرانی و شرایط مسابقه توضیح داده شده است Critical Section and Race Condition Explained

• چرا شرایط مسابقه اتفاق می افتد Why Race Condition happens

• بیشتر در مورد بخش بحرانی و بخش غیر بحرانی More on Critical Section and Non Critical Section

• همگام سازی توضیح داده شده است Synchronization explained

شرایط مختلف یک مکانیسم همگام سازی Various Conditions of a Synchronization Mechanism

شرایط مختلف یک مکانیسم همگام سازی Various Conditions of a Synchronization Mechanism

• ایده اصلی طرد متقابل Basic Idea of Mutual Exclusion

• ایده اولیه پیشرفت Basic Idea of Progress

• ایده اصلی انتظار محدود Basic Idea of Bounded Waiting

مکانیسم همگام سازی قفل Lock Synchronization Mechanism

مکانیسم همگام سازی قفل Lock Synchronization Mechanism

• همگام سازی با متغیر Lock و معایب آن Synchronization with Lock variable and its disadvantage

• شرایط پیشرفت برای متغیر قفل Progress Condition for Lock variable

• Bounded Waiting Condition for Lock متغیر Bounded Waiting Condition for Lock variable

• ویژگی های Lock Synchronization Features of Lock Synchronization

مکانیزم همگام سازی TSL TSL Synchronization Mechanism

مکانیزم همگام سازی TSL TSL Synchronization Mechanism

• مبانی کد اسمبلی Basics of Assembly Code

• هنگامی که می توان در مکانیسم همگام سازی قفل، طرد متقابل را نقض کرد When Mutual Exclusion can be violated in Lock synchronization mechanism

• نیاز به آموزش ویژه - TSL Need for special instruction - TSL

• مکانیسم همگام سازی TSL توضیح داده شد TSL Synchronization Mechanism Explained

• TSL - طرد متقابل، پیشرفت، انتظار محدود TSL - Mutual Exclusion, Progress, Bounded Waiting

• ویژگی های مکانیزم همگام سازی TSL Features of TSL Synchronization Mechanism

مشکلات در TSL Problems on TSL

مشکلات در TSL Problems on TSL

• بررسی مشکل گرسنگی Checking of Starvation Problem

• بررسی سفارش FIFO Checking of FIFO order

• بررسی محرومیت و بن بست متقابل Checking of Mutual Exclusion and Deadlock

مکانیزم همگام سازی متناوب Strict Alternation Synchronization Mechanism

مکانیزم همگام سازی متناوب Strict Alternation Synchronization Mechanism

• همگام سازی متناوب دقیق - طرد متقابل، پیشرفت Strict Alternation Synchronization - Mutual Exclusion, Progress

• جایگزینی دقیق - انتظار محدود Strict Alternation - Bounded Waiting

• ویژگی های مکانیزم همگام سازی متناوب دقیق Features of Strict Alternation Synchronization Mechanism

• مشکل در Strict Alternation Problem on Strict Alternation

غیرفعال کردن مکانیسم همگام سازی وقفه ها Disable Interrupts Synchronization Mechanism

غیرفعال کردن مکانیسم همگام سازی وقفه ها Disable Interrupts Synchronization Mechanism

• غیرفعال کردن همگام سازی وقفه ها به طور کامل توضیح داده شده است Disabling Interrupts Synchronization Explained Completely

• ویژگی های غیرفعال کردن وقفه ها و معایب آن Features of Disabling Interrupts and its disadvantage

مکانیزم همگام سازی متغیرهای علاقه مند Interested Variables Synchronization Mechanism

مکانیزم همگام سازی متغیرهای علاقه مند Interested Variables Synchronization Mechanism

• مکانیسم همگام سازی علاقه مند توضیح داده شد Interested Synchronization Mechanism Explained

• همگام سازی علاقه مند - طرد متقابل Interested Synchronization - Mutual Exclusion

• همگام سازی علاقه مند - بن بست Interested Synchronization - Deadlock

• همگام سازی علاقه مند - پیشرفت Interested Synchronization - Progress

• همگام سازی علاقه مند - پیشرفت ادامه دارد Interested Synchronization - Progress Continued

• همگام سازی علاقه مند - انتظار محدود Interested Synchronization - Bounded Waiting

مکانیزم همگام سازی پیترسون Peterson Synchronization Mechanism

مکانیزم همگام سازی پیترسون Peterson Synchronization Mechanism

• مقدمه مکانیزم همگام سازی پیترسون Peterson Synchronization Mechanism intro

• تفاوت بین متغیرهای محلی و جهانی Difference between Local and Global Variables

• مکانیسم همگام سازی پیترسون توضیح داده شد Peterson Synchronization Mechanism Explained

• مکانیسم هماهنگ سازی پیترسون ادامه دارد Peterson Synchronization Mechanism Continued

• مکانیزم همگام سازی پترسون - طرد متقابل Peterson Synchronization Mechanism - Mutual Exclusion

• مکانیزم همگام سازی پترسون - پیشرفت Peterson Synchronization Mechanism - Progress

• مکانیزم همگام سازی پترسون - انتظار محدود Peterson Synchronization Mechanism - Bounded Waiting

• ویژگی های مکانیزم همگام سازی پترسون Features of Peterson Synchronization Mechanism

مشکلات در تکنیک‌های همگام‌سازی انتظار غیر مشغول Problems on Non busy Waiting Synchronization Techniques

مشکلات در تکنیک‌های همگام‌سازی انتظار غیر مشغول Problems on Non busy Waiting Synchronization Techniques

• معایب تکنیک‌های همگام‌سازی انتظار مشغول Disadvantages of Busy Waiting Synchronization Techniques

• مشکل 1 Problem 1

• مشکل 2 Problem 2

• مقدمه ای بر تکنیک های همگام سازی انتظار غیر مشغول Introduction to Non Busy Waiting Synchronization Techniques

مشکل مصرف کننده تولید کننده Producer Consumer Problem

مشکل مصرف کننده تولید کننده Producer Consumer Problem

• مشکل مصرف کننده تولید کننده Producer Consumer Problem

• مشکل مصرف کننده تولید کننده ادامه دارد Producer Consumer Problem Continued

• مشکل مصرف کننده تولید کننده ادامه دارد Producer Consumer Problem Continued

سمافورهای باینری Binary Semaphores

سمافورهای باینری Binary Semaphores

• ایده اولیه ساختار در برنامه نویسی C Basic idea of Structure in C programming

• سمافورهای باینری توضیح داده شده 1 Binary Semaphores Explained 1

• Semaphores باینری توضیح داده شده 2 Binary Semaphores Explained 2

• منتظر () و سیگنال () تماس های سیستمی Wait () and Signal () System Calls

• مکانیسم همگام سازی انتظار و سیگنال - ME، پیشرفت، انتظار محدود Wait and Signal synchronization mechanism - ME, Progress, Bounded Waiting

• ویژگی های انتظار و همگام سازی سیگنال Features of Wait and Signal Synchronization

• نام‌های دیگر تماس‌های سیستم انتظار و سیگنال Other names for Wait and Signal System Calls

مشکلات در Semaphore باینری Problems on Binary Semaphore

مشکلات در Semaphore باینری Problems on Binary Semaphore

• مشکل 1 Problem 1

• مشکل 2 Problem 2

• مشکل 3 Problem 3

• مشکل 4 Problem 4

• مشکل 5 Problem 5

• مشکل 5 ادامه داشت Problem 5 continued

• مشکل 6 Problem 6

• مسئله 7 Problem 7

• مسئله 8 Problem 8

مسئله فیلسوف غذاخوری Dining Philosopher Problem

مسئله فیلسوف غذاخوری Dining Philosopher Problem

• مسئله بر اساس Dining Philosopher Problem Problem based on Dining Philosopher Problem

• ترفندی برای جلوگیری از بن بست Trick to avoid Deadlock

• موضوع غذاخوری فیلسوف توضیح داده شد Dining Philosopher Problem Explained

• تنوع دیگری از مسئله فیلسوف غذاخوری Another Variation of Dining Philosopher Problem

شمارش سمافور Counting Semaphore

شمارش سمافور Counting Semaphore

• مقدمه ای بر شمارش سمافور Introduction to Counting Semaphore

• Down() فراخوانی سیستم برای شمارش سمافور Down() System call for Counting Semaphore

• فراخوان سیستم پایین برای شمارش سمافور ادامه یافت Down System call for Counting Semaphore continued

• فراخوانی سیستم Up() برای شمارش سمافور Up() System call for Counting Semaphore

• مثالی برای نشان دادن Up() و Down() Example to illustrate Up() and Down()

• مشکل 1 Problem 1

• مشکل 2 Problem 2

بن بست ها Deadlocks

بن بست ها Deadlocks

• بن بست و گرسنگی Deadlock and Starvation

• شرط لازم برای بن بست - طرد متقابل Necessary condition for Deadlock - Mutual Exclusion

• شرط لازم برای بن بست - Hold and Wait Necessary condition for Deadlock - Hold and Wait

• شرط لازم برای بن بست - بدون پیش گرفتن Necessary condition for Deadlock - No Preemption

• شرط لازم برای بن بست - انتظار دایره ای Necessary condition for Deadlock - Circular Wait

• حداقل تعداد منابع مورد نیاز به طوری که بن بست هرگز اتفاق نمی افتد Minimum Number of resources needed so that deadlock can never happen

• چالش ها و مسائل Problems

• حداکثر تعداد فرآیندهایی که می توانند وجود داشته باشند تا بتوان از بن بست جلوگیری کرد Maximum number of processes that can be present so that deadlock can be avoided

• چالش ها و مسائل Problems

روش های رسیدگی به بن بست Deadlock Handling Methods

روش های رسیدگی به بن بست Deadlock Handling Methods

• 4 راه برای مدیریت بن بست 4 ways of handling deadlock

• تکنیک های پیشگیری از بن بست Deadlock Prevention Techniques

• اجتناب از بن بست با استفاده از الگوریتم بانکر Deadlock Avoidance using Banker's Algorithm

• اجتناب از بن بست با استفاده از الگوریتم بانکر ادامه یافت Deadlock Avoidance using Banker's Algorithm continued

• الگوریتم بانکر مثال 1 Banker's Algorithm Example 1

• الگوریتم بانکر مثال 2 Banker's Algorithm Example 2

• الگوریتم بانکر مثال 3 Banker's Algorithm Example 3

• نکات مهم قابل توجه Important Points to Note

پاداش: چگونه ادامه دهید Bonus : How to proceed further

پاداش: چگونه ادامه دهید Bonus : How to proceed further

• پاداش: چگونه ادامه دهید Bonus : How to proceed further