Sem

1
Semáforos

• Variáveis compartilhadas são globais
• Acesso a variáveis ocorre em procedimentos, mas
  podem estar espalhados pelo programa
• Exige consulta a todo o programa para entender
  como as variáveis compartilhadas são usadas
• A cada novo processo, é preciso verificar se ele
  usa as variáveis corretamente
• Mesma estrutura é usada para exclusão mútua e
  sincronização de condição

2
Modularização

• ADT Abstract Data type
• Abstração de dados esconde a representação de
  dados
• Dados são manipulados apenas pelas operações
  disponibilizadas pelo tipo de dados
• Concentra dados e operações em um único lugar
• Permite que a implementação seja modificada,
  desde que a interface e funcionamento continuem
  os mesmos.

3
Monitores

• Utilizam o coceito de ADT
• Processos interagem apenas através de chamadas
  aos procedimentos do monitor
• Modularização abstrai os processos da
  implementação do procedimento
• Permite ignorar como e onde os procedimentos do
  monitor são usados o monitor estará correto
  independentemente do número de processos que o
  utilizam.

4
Monitores

• Podem ser implementados eficientemente
• Exclusão mútua implícita entre procedimentos do
  monitor
• Variáveis de condição são usadas para
  sincronização de condição
• Permite o desenvolvimento por equipes
  independentes dos processos e monitores
• Facilita o desenvolvimento e entendimento dos
  programas concorrentes

5
Produtor-Consumidor

• monitor Producer_Consumer_Monitor int B
  0..N-1int In_Ptr 0 int Out_Ptr 0int
  Count 0Condition Not_Full, Not_Emptyvoid
  Append(int I) while (Count N)
  wait(Not_Full) B In_Ptr I Count
  Count 1 In_Ptr (In_Ptr 1) N
  signal(Not_Empty)

6
Produtor-Consumidor

• void Take(int I) while (Count 0)
  wait(Not_Empty) I BOut_Ptr Count
  Count - 1 Out_Ptr (Out_Ptr 1) N
  signal(Not_Full)

7
Produtor-Consumidor

• Producer () int I while (TRUE)
  Produce(I) Append(I)

• Consumer int I while (TRUE)
  Take(I) Consume(I)

8
Diferenças

• 3 Semáforos
• Um para exclusão mútua, e dois (Not_empty e
  Not_Full) para sincronização
• Monitores
• exclusão mútua implícita entre os procedimentos
  do monitor
• sincronização através de variáveis de condição

9
Operações sobre Variáveis de Condição

• wait(C)
• suspende processo em uma fila FIFO associada a C,
  e libera a exclusão mútua.
• signal(C)
• se a fila de C não está vazia, acorda o processo
  no início da fila, caso contrário não faz nada.
• empty(C)
• true se a fila de C está vazia

10
Operações sobre Variáveis de Condição

• wait(C,rank)
• Semelhante ao wait, mas processos são acordados
  em ordem crescente de rank
• minrank(C)
• Retorna o rank do primeiro processo da fila
• Signal_all(C)
• Acorda todos os processos suspensos em C

11
Shortest-job-next

• monitor ShortestJobNext BOOL free
  TRUECondition turnvoid request (int time)
  if (free) free FALSE else wait(turn,
  time)void release () if (empty(turn))
  free TRUE else signal(turn)

12
Revendo o problema dos Leitores e Escritores

• Leitores não precisam se excluir mutuamente
• Escritores precisam excluir todos os outros
  processos

13
Leitores e Escritores

• Reader () while (TRUE)
  Start_Read Read_the_Data
  End_Read

• Writer () while (TRUE) Start_Write
  Write_the_Data End_Write

14
Monitor

• Variáveis de status
• Readers
• de leitores lendo
• Writing
• true quando o processo está escrevendo
• Variáveis de condição
• OK_to_Read
• OK_to_Write

15
Monitor

• Monitor Reader_Writer_Monitor int Readers
  0BOOL Writing FalseCondition OK_to_Read,
  OK_to_Write
• void Start_Read while (Writing)
  wait(OK_to_Read) Readers Readers 1
• void End_Read Readers Readers - 1 if
  (Readers0) signal(OK_to_Write)

16
Monitor

• void Start_Write if (Readers gt 0 Writing)
  wait(OK_to_Write) Writing True
• void End_Write Writing False
  signal(OK_to_Write) signal_all(OK_to_Read)
  

17
Emulação de semáforos por monitores

• monitor Semaphore_Emulation int S
  0Condition Not_Zeroprocedure P while
  (S0) wait(Not_Zero) S S -
  1procedure V S S 1
  signal(Not_Zero)

18
Emulação de semáforos por monitores (2)

• monitor Semaphore_Emulation int S
  0Condition Not_Zeroprocedure P if (S gt
  0) S S 1 else wait(Not_Zero)proce
  dure V if (empty(Not_Zero) S S 1
  else signal(Not_Zero)

19
O Problema do barbeiro que dorme

• Semelhante a problemas de escalonamento de disco
• Relacionamento cliente-servidor
• rendezvous

20
O Problema do barbeiro que dorme

• Barbearia com duas portas (entrada e saída) e
  algumas cadeiras (espera)
• Barbeiro atende um cliente de cada vez
• Se faltam clientes, o barbeiro dorme
• Se um cliente chega, ele acorda o barbeiro para
  que corte seu cabelo
• Cliente dorme nas cadeiras de espera se o
  barbeiro está ocupado

21
O Problema do barbeiro que dorme

• Clientes e barbeiros são processos
• Barbearia é o monitor
• Relação cliente/servidor(barbeiro)

22
Procedimentos do monitor

• get_haircut
• get_next_custumer
• finished_cut

23
Leitores e Escritores

• Reader () while (TRUE)
  Start_Read Read_the_Data
  End_Read

• Writer () while (TRUE) Start_Write
  Write_the_Data End_Write