Programowanie współbieżne i rozproszone/PWR Wykład 4

Komunikacja synchroniczna

Przypomnijmy podstawowe cechy komunikacji synchronicznej. Procesy synchronizują ze sobą: nadawca czeka z wysłaniem do momentu aż odbiorca będzie gotowy do odbioru i na odwrót: odbiorca jest wstrzymywany na instrukcji odbioru do chwili aż sterowanie w nadawcy dojdzie do instrukcji wysłania.

Czasem trudno jest jednak wprowadzić jednoznaczne rozgraniczenie na proces nadający i odbierający, gdyż w czasie pojedynczej synchronizacji procesów może dojść do wymiany komunikatów w obie strony. Tak właśnie dzieje się to w Adzie.

Spotkania (randki) w Adzie

Mechanizm synchronizacyjny udostępniany przez Adę to tzw. spotkania albo randki. W spotkaniu uczestniczą dwa (lub więcej) procesy, które w Adzie noszą nazwę zadań. Zacznijmy od omówienia randki między dwoma zadaniami.

Zadanie aktywne i pasywne

Spośród zadań uczestniczących w randce jedno jest zadaniem aktywnym a drugie zadaniem pasywnym. Zadanie aktywne inicjuje randkę, ale w czasie jej trwania nie robi nic. Zadanie pasywne jest zadaniem, które udostępnia pewne wejścia. Wejścia te mogą być wywoływane przez zadanie aktywne, które chce zainicjować randkę. Gdy dojdzie do randki, zadanie pasywne zajmuje się jej obsługą, wykonując określony fragment programu, podczas gdy zadanie aktywne jest wstrzymywane w oczekiwaniu na zakończenie randki.

Zadania w Adzie składają się z dwóch części. Pierwsza część to tzw. specyfikacja zadania. Specyfikacja określa jakie wejścia są udostępniane przez zadanie i jakie są ich argumenty. Właściwa treść zadania jest określona w osobnym fragmencie kodu.

Zacznijmy zatem od specyfikacji zadania.

Wejścia

Każde zadanie może udostępniać na zewnątrz pewne wejścia. Są to jakby "procedury", które mogą być wywołane przez inne zadania i realizowane "w ich imieniu" przez zadanie bierne. Każde wejście ma nazwę i, jeśli jest taka potrzeba, parametry. Te same zasady dotyczą zresztą procedur. Każdy parametr w Adzie specyfikuje się podając jego identyfikator, typ oraz sposób przekazania. Są trzy sposoby przekazywania parametrów w Adzie:

1. Parametry wejściowe to parametry określane za pomocą słowa kluczowego in. Ich wartości mogą być w trakcie spotkania (lub wewnątrz procedury/funkcji) odczytywane, ale nie można nic na nie zapisać. W szczególności nie mogą więc występować po lewej stronie instrukcji przypisania.
2. Parametry wyjściowe są określane za pomocą słowa kluczowego out. Można na nie zapisywać wewnątrz procedury, ale ich wartości początkowe są nieokreślone.
3. Parametry wejściowo-wyjściowe specyfikowane za pomocą słowa kluczowego inout. Są one połączeniem parametrów wejściowych i wyjściowych. Są one odpowiednikiem parametrów przekazywanych przez zmienną z języka Pascal.

Kierunek przekazywania parametrów jest zawsze określany z punktu widzenia specyfikowanego procesu. Przypuśćmy na przykład, że chcemy rozwiązać problem producentów i konsumentów. Chcemy aby producenci umieszczali wyprodukowane dane w buforze, skąd pobierają je konsumenci. Pierwsze pytanie, na jakie musimy odpowiedzieć to jak zaimplementować bufor? Zastosujemy dość standardową technikę w modelu rozproszonym wprowadzając dodatkowy proces. Proces ten o nazwie Bufor będzie procesem biernym zarówno przy komunikacji z producentem jak i konsumentem. Wynika to z tego, że bufor nie ma żadnej możliwości stwierdzenia, kiedy przechowywana przez niego informacja będzie potrzebna konsumentowi ani kiedy ma skomunikować się z producentem w celu odebrania od niego kolejnej porcji danych. To producent i konsument są stronami inicjującymi spotkanie.

Wyspecyfikujmy więc zadanie Bufor z dwoma wejściami:

• Weź do wkładania do niego danych i
• Daj do pobierania danych.

Odpowiedni fragment kodu wygląda tak:

task Bufor is
  entry Weź (x: in Integer);
  entry Daj (x: out Integer);
end Bufor;

Zauważmy, że parametr wejścia Weź jest wejściowy, bo to wywołujący przekazuje liczbę całkowitą do włożenia do bufora. Analogicznie parametr wejścia Daj jest wyjściowy, bo za jego pomocą proces aktywny dostaje liczbę z bufora.