0.3 Quá trình  (Page 8/11)

Chúng ta có thể cung cấp một môi trường cho phép hợp tác quá trình với nhiều lý do:

• Chia sẻ thông tin: vì nhiều người dùng có thể quan tâm cùng phần thông tin (thí dụ, tập tin chia sẻ), chúng phải cung cấp một môi trường cho phép truy xuất đồng hành tới những loại tài nguyên này.
• Gia tăng tốc độ tính toán: nếu chúng ta muốn một tác vụ chạy nhanh hơn, chúng ta phải chia nó thành những tác vụ nhỏ hơn, mỗi tác vụ sẽ thực thi song song với các tác vụ khác. Việc tăng tốc như thế có thể đạt được chỉ nếu máy tính có nhiều thành phần đa xử lý (như các CPU hay các kênh I/O).
• Tính module hóa: chúng ta muốn xây dựng hệ thống trong một kiểu mẫu dạng module, chia các chức năng hệ thống thành những quá trình hay luồng như đã thảo luận ở chương trước.
• Tính tiện dụng: Thậm chí một người dùng đơn có thể có nhiều tác vụ thực hiện tại cùng thời điểm. Thí dụ, một người dùng có thể đang soạn thảo, in, và biên dịch cùng một lúc.

Thực thi đồng hành của các quá trình hợp tác yêu cầu các cơ chế cho phép các quá trình giao tiếp với các quá trình khác và đồng bộ hóa các hoạt động của chúng.

Để minh họa khái niệm của các quá trình cộng tác, chúng ta xem xét bài toán người sản xuất-người tiêu thụ, là mô hình chung cho các quá trình hợp tác. Quá trình người sản xuất cung cấp thông tin được tiêu thụ bởi quá trình người tiêu thụ. Thí dụ, một chương trình in sản xuất các ký tự được tiêu thụ bởi trình điều khiển máy in. Một trình biên dịch có thể sản xuất mã hợp ngữ được tiêu thụ bởi trình hợp ngữ. Sau đó, trình hợp ngữ có sản xuất module đối tượng, được tiêu thụ bởi bộ nạp.

Để cho phép người sản xuất và người tiêu thụ chạy đồng hành, chúng ta phải có sẳn một vùng đệm chứa các sản phẩm có thể được điền vào bởi người sản xuất và được lấy đi bởi người tiêu thụ. Người sản xuất có thể sản xuất một sản phẩm trong khi người tiêu thụ đang tiêu thụ một sản phẩm khác. Người sản xuất và người tiêu thụ phải được đồng bộ để mà người tiêu thụ không cố gắng tiêu thụ một sản phẩm mà chưa được sản xuất. Trong trường hợp này, người tiêu thụ phải chờ cho tới khi các sản phẩm mới được tạo ra.

Bài toán người sản xuất-người tiêu thụ với vùng đệm không bị giới hạn (unbounded-buffer) thiết lập không giới hạn kích thước của vùng đệm. Người tiêu thụ có thể phải chờ các sản phẩm mới nhưng người sản xuất có thể luôn tạo ra sản phẩm mới. Vấn đề người sản xuất-người tiêu thụ với vùng đệm có kích thước giới hạn (bounded-buffer) đảm bảo một kích thước cố định cho vùng đệm. Trong trường hợp này, người tiêu thụ phải chờ nếu vùng đệm rỗng, và người sản xuất phải chờ nếu vùng đệm đầy.

Vùng đệm có thể được cung cấp bởi hệ điều hành thông qua việc sử dụng phương tiện giao tiếp liên quá trình (interprocess-communication-IPC), hay được mã hóa cụ thể bởi người lập trình ứng dụng với việc sử dụng bộ nhớ được chia sẻ. Để chúng ta hiển thị một giải pháp chia sẻ bộ nhớ đối với vấn đề vùng đệm bị giới hạn (bounded-buffer). Quá trình người sản xuất và người tiêu thụ chia sẻ các biến sau:

#define BUFFER_SIZE10

typedefstruct{

…

} item;

item buffer[BUFFER_SIZE];