병렬 처리 소개 병렬 처리와 프로그래밍 언어 세마포어 모니터 메시지...

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프로그래밍 언어론

• 병렬 처리 소개• 병렬 처리와 프로그래밍 언어• 세마포어• 모니터• 메시지 전달 기법• 실시간 언어

제 12 장

병렬프로그래밍과 병렬 처리

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병렬 처리

• 순수 von Newmann 형 ( ~ in before chapter)– 주어진 시간에는 한 문장 또는 하나의 Procedure 만 실행– 현 시대의 문제 해결에 비 효율적

• 다중 프로세서 컴퓨터의 발전에 따라 , 새로운 언어 요구• 비동기적 연산 , 다중 프로그래밍 (SW-base) 소개

– 프로세서들의 병행으로 처리 ( 예 , 입출력 동안 CPU 는 다른 프로세서 처리 ) 순차적으로 실행되어야 하는 일련의 연산들로 구성된 프로그램

• 병렬 처리 (parallel processing – HW-base) 요구– 다수의 프로세서들이 여러 개의 프로그램들 또는 한 프로그램의 분할된

부분들을 동시에 처리하는 기술• 병렬 프로그래밍에 대한 연구 분야

병렬 프로그래밍 언어 자체에 대한 연구 - Ada, Occam, Concurrent Pascal 병렬 컴파일러에 관한 연구

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병렬 처리 소개 (1)

• 컴퓨터 시스템 분류 - Flynn– 프로세서가 처리하는 명령어와 스트림에 따라

• SISD(Single-instruction Single-data)• SIMD(Single-instruction Multiple-data)• MISD(Multiple-instruction Single-data)• MIMD(Multiple-instruction Multiple-data)

– 병렬 처리 컴퓨터는 SIMD 와 MIMD

프로그램

제어 프로세서

...

...자 료

프로세서

자 료

프로세서

자 료

프로세서자 료

프로세서

프로그램

자 료

프로세서

프로그램

자 료

프로세서

프로그램...

...

...

하나의 프로세서에 의하여 순서대로 처리되는 일련의

명령어들과 데이터들의 흐름

하나의 프로세서에 의하여 순서대로 처리되는 일련의

명령어들과 데이터들의 흐름

각자 제어 단위와 연산 단위 내장비동기적이며 , 자연스러운 모델각자 제어 단위와 연산 단위 내장비동기적이며 , 자연스러운 모델1 개의 제어 프로세서와 n 개의

프로세서들의 배열로 구성1 개의 제어 프로세서와 n 개의

프로세서들의 배열로 구성

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• MIMD 컴퓨터 분류 - 프로세서들이 메모리를 사용하는 방식에 따라 ,– 공유 메모리 구조 (shared-memory architecture)– 분산 메모리 구조 (distributed-memory architecture)

• 공유 메모리 구조 형태– 공유 메모리 내의 공유변수를 통해 서로 메시지 통신 및 동기화 수행– 프로세서 사용율을 균등하게 처리 가능 – 이용율 극대화– 공유변수 접근의 제한 ( 충돌 ) 발생 – 버스 ( 하나의 통신로 제공 ), 크로스바 스위치 , 다단계 상호망으로 해결

프로세서 프로세서 프로세서

주기억장소

…

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• 분산 메모리 구조의 형태– 각 프로세서들은 프로세싱 단위 보유 ( 프로세서 + 메모리 )– 프로세싱 단위들은 상호 연결망으로 연결 , 이들간 메시지 전달– 초기의 병렬 처리 컴퓨터 모델– 확장성이 좋으나 메시지 전달 소요 시간 부하 – 사용되는 상호 연결망

• 선형 배열 구조• 원형 구조• 성형 구조• 트리 구조• 메시 (mesh) 구조• 시스톨릭 (systolic) 구조• 완전 연결 (completely connected) 구조• 코달 원형 (chordal ring) 구조• 하이퍼큐브 (hypercube)

주기억 장소

프로세서

주기억 장소

프로세서

주기억 장소

프로세서

주기억 장소

프로세서

주기억 장소

프로세서

6분산 메모리 구조분산 메모리 구조공유 메모리구조공유 메모리구조

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병렬 처리와 프로그래밍 언어 (1)

• 병렬 (parellel) Vs 병행 (concurrent)– H/W 관련 용어 Vs 언어적 표현 동시 실행– 무엇보다도 , 병렬 가능 하려면 , 병행성 표현이 가능한 언어가

전제조건

• 병행성의 표현① 문제가 지니고 있는 고유의 병행성을 자연스럽게 표현할 수 있어야…② 효율적인 병행 기계어 프로그램으로 번역되어야…

• 병렬 구조 모델 소개 (OS 와 비교하여 – PL 은 OS 보다 엄격 )① 언어들이 분산 모델을 가정하고 통신 기능을 제공② 공유 기억 장소 모델과 상호 배제를 위한 기능들을 사용

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• 병렬처리의 예제 (1)– 유한 버퍼 문제 (the bounded buffer problem)

• 2 개의 프로세서가 계산과 IO 작업 동시• 프로세서간 결과 저장 공간 그리고 통신과 동기화 요구됨

– 병렬 행렬 곱셈 (parallel matrix multiplication)• 정수형 행렬 선언 VAR a,b,c ： ARRAY[n,n] OF INTEGER // 이차원배열

FOR i := 1 TO n DO FOR j := 1 TO n DO c[i,j] := 0 ； FOR k := 1 TO n DO c[i,j] := c[i,j] + a[i,k] * b[k,j] ； END ； END ； END ；

FOR i := 1 TO n DO FOR j := 1 TO n DO c[i,j] := 0 ； FOR k := 1 TO n DO c[i,j] := c[i,j] + a[i,k] * b[k,j] ； END ； END ； END ；

수행시간 n3But, n 이 되는 알고리즘- 각각의 프로세서가 a,b,c 수행

수행시간 n3But, n 이 되는 알고리즘- 각각의 프로세서가 a,b,c 수행

즉 , 병렬이 가능할려면이와 같은 알고리즘을 구현할 수 있는 언어라야 한다 .

즉 , 병렬이 가능할려면이와 같은 알고리즘을 구현할 수 있는 언어라야 한다 .

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• 반면 , – 명시적인 언어 기능을 사용하지 않는 병렬 프로그래밍

• 묵시적으로 본래의 병렬성을 포함 ( 함수 , 논리 , OOP 언어 )• 프로그래밍 언어에서 병렬 구조를 정의 ( 컴파일 옵션 )• 병렬 처리를 할 수 있는 라이브러리를 제공

#include <parallel/paralle.h>#define SIZE 100#define NUMPROCS 10shared int a[SIZE][SIZE], b[SIZE][SIZE], c[SIZE][SIZE];void main(void) { int err; int multiply(); m_set_procs(NUMPROCS); m_fork(multiply); m_kill_procs();}void multiply(void) { int i,j,k; for(i = m_get_myid(); i < SIZE; i += NUMPROCS) for(j = 0; j < SIZE; ++j)

for(k = 0;k < SIZE; ++k) c[i][j] += a[i][k] * b[k][j];

}

#include <parallel/paralle.h>#define SIZE 100#define NUMPROCS 10shared int a[SIZE][SIZE], b[SIZE][SIZE], c[SIZE][SIZE];void main(void) { int err; int multiply(); m_set_procs(NUMPROCS); m_fork(multiply); m_kill_procs();}void multiply(void) { int i,j,k; for(i = m_get_myid(); i < SIZE; i += NUMPROCS) for(j = 0; j < SIZE; ++j)

for(k = 0;k < SIZE; ++k) c[i][j] += a[i][k] * b[k][j];

}

프로세서 수 결정프로세서 수 결정

프로세서 동기화 및 1 개의 프로세서만 실행토록 지원프로세서 동기화 및 1 개의 프로세서만 실행토록 지원

10 개의 프로세서 생성10 개의 프로세서 생성

프로세서 인스턴ㅅ 번호 설정프로세서 인스턴ㅅ 번호 설정

인스턴스 번호에 따라 프로세서별로 분할됨인스턴스 번호에 따라 프로세서별로 분할됨

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• 병렬처리 예제 (2) - 프로세스 생성과 소멸기법 제공되어야…– 병렬 처리 지원을 위한 필요한 메커니즘

• Like as m_set_procs and m_fork 라이브러리 프로시저

– 프로세스를 생성 방법• 현 프로세스를 두 개 이상의 프로세스로 분리 사용 .

– 같은 프로그램의 사본 사용 , 부모 / 자식 프로세스– SIMD 와 유사하여 SPMD(S Program MD) 프로그래밍이라 함– SIMD 와 SPMD 의 차이점

» 다른 세그먼트를 실행할 수 있고 , 비 동기도 가능

• 하나의 코드 세그먼트가 프로세스와 관련 되도록… .– 각각의 다른 프로세스는 다른 코드를 가짐 (MPMD)– 전형적인 예 (fork – join 모델 )

» 하나의 프로세서는 다수의 프로세서 생성 (a fork : 세그먼트 )» 부모 프로세서는 자식 프로세서를 기다림 (a join)

– But, unix 의 fork-join 은 SIMD 성격 , therefore, Just MPMD

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• 병렬 처리를 위한 선택 방법 - 입상 (granularity) 크기에 따라 , ① 명령어 수준의 병렬성 - 작은 덩이 , 프로세서 생성 유지 오버헤드

발생② 프로시저 수준의 병렬성 - 중간 덩이③ 프로그램 수준의 병렬성 - 큰 덩이 , 병렬성 부여 기회 소멸

프로세서에 할당 적절한 코드 크기프로세서에 할당 적절한 코드 크기

• 반면 , 프로세서 생성 방법과 관계없이 , – 프로세스 생성자 ( 부모 ) 와 피생성자 ( 자식 ) 간의 구분 가능해야

함• 프로세스 생성 기법 고려 사항

자식 프로세스 수행 중- 부모 프로세스 일시 중지 가능한가 ?, 또는 동시 실행 가능한가 ?

기억 장소 공유 가능- 부모 프로세스와 자식 프로세스 또는 자식 프로세스들 사이

– 표 12.1 사용 예 : 부모 프로세스 일시 중지되며 , 전역 변수 a, b, c (shared 선언 ) – 모든 프로세스 공유

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병렬 처리와 프로그래밍 언어 (6)• 명령어 수준의 병렬성

- 주로 VHDL (hardware description language) 에서 택함- 기본적으로 소자들은 병렬로 작동하기 때문

for i := 1 to n do parallel begin for j := 1 to n do begin c[i,j] := 0 ； for k := 1 to n do begin c[i,j] := c[i,j] + a[i,k] * b[k,j] ； end ； end ； end ；

parbegin S1 ； S2 ； . . . Sn ；parend

(S1, S2, … Sn) 은 병렬로 수행되며 , 이들이 수행되는 동안 부모 프로세서는 일시

정지되며 , Si 프로세서들은 지역변수를 제외한 모든 변수를 공유함

(S1, S2, … Sn) 은 병렬로 수행되며 , 이들이 수행되는 동안 부모 프로세서는 일시

정지되며 , Si 프로세서들은 지역변수를 제외한 모든 변수를 공유함

병렬 순환으로 확장한 개념

병렬 순환으로 확장한 개념

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• 프로시저 수준의 병렬성– 프로세서를 생성하고 소멸하는 방법에서 , – 하나의 프로시저를 하나의 프로세스와 대응시켜 실행– 생성 소멸 기법 ( p : 프로시저 , x : 프로세스 )1)

2) 프로시저와 프로세서 결합 선언문 사용 (Ada 언어 )

• X 의 영역과 생성 종결 : 지역 변수와 유사

x := newprocess(p) ；. . .. . .killprocess(x) ；

var x : process(p);

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• 프로그램 수준의 병렬성– 전체 프로그램이 하나의

프로세스와 대응 (MPMD 방식 )

– 자신의 사본을 생성하여 새로운 자식 프로세스 생성

– 예 : UNIX fork() 시스템 호출

• 호출 시점에 환경 상속• fork() 반환 값으로 부모 (n:

번호 ), 자식 (0) 프로세스 구별

• exit - 생성된 프로세스 종료• wait - 프로세스 동기화 , 이

때 부모 프로세스 일시 중지

#define SIZE 100#define NUMPROCS 10int a[SIZE][SIZE], b[SIZE][SIZE], c[SIZE][SIZE];

void main(void) { int myid; for (myid = 0; myid < NUMPROC; ++myid ) if(fork( ) == 0) { multiply(myid); exit(0); } for (myid = 0; myid < NUMPROCS; ++myid) wait(0); /* code to output c goes here */}

void multiply(int myid) { int i,j,k; for( i=myid; i < SIZE; i += NUMPROCS) for ( j=0; j < SIZE; ++j) {

c[i][j] = 0;for(k = 0; k<SIZE; ++k) c[i][j] += a[i][k] * b[k][j];

} }

#define SIZE 100#define NUMPROCS 10int a[SIZE][SIZE], b[SIZE][SIZE], c[SIZE][SIZE];

void main(void) { int myid; for (myid = 0; myid < NUMPROC; ++myid ) if(fork( ) == 0) { multiply(myid); exit(0); } for (myid = 0; myid < NUMPROCS; ++myid) wait(0); /* code to output c goes here */}

void multiply(int myid) { int i,j,k; for( i=myid; i < SIZE; i += NUMPROCS) for ( j=0; j < SIZE; ++j) {

c[i][j] = 0;for(k = 0; k<SIZE; ++k) c[i][j] += a[i][k] * b[k][j];

} }

Fork 구조 (fork, exit, wait) 를 나타내는 C 코드 예Fork 구조 (fork, exit, wait) 를 나타내는 C 코드 예

NUMPROCS 수 만큼 자식 프로세서 생성

그리고 자식 프로세서 수 만큼 wait

NUMPROCS 수 만큼 자식 프로세서 생성

그리고 자식 프로세서 수 만큼 wait

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• 반면 ,– 앞서 , PL 의 병행 기법들이 소개되었지만 , 병행 기능의 양상을 살피는 것이 PL Design 에 유용

① 병렬로 실행될 수 있는 코드 묶음을 한정– 프로세스 , 태스크 , collateral 절

② 프로세스의 실행 시작을 기술하는 방법③ 공유 자료의 상호 배제를 보장하는 방법 ( 신호기 , 모니터 ,

메시지 )④ 병행 프로그램들을 동기화 시킬 수 있는 수단 제공

– 모니터의 대기와신호 (wait-signal) 연산 , 그리고 Ada의 랑데뷰 (rendezvous)

⑤ 프로세스에 우선 순위를 부여하는 방법⑥ 프로세스를 지정된 시간 동안 지연시키는 기법

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세마포어 (Semaphores) (1)

• 임계구역 (Critical Section, Region)– 프로세서들의 공유 변수들을 참조하는 일련의 문장– 해당 문장 실행 시 다른 태스크의 문장의 실행은 금지 됨– 종료 (Terminate)

• 정해진 시간내에 임계구역 실행을 항상 끝낸 프로세서

– 정당한 스케줄 (Fair Scheduling)• 한 프로세서가 어느 한정된 시간 내에 임계구역 실행

– If, 임의의 프로세서가 임계구역 실행 시 , 다른 프로세서는 임계구역을 실행할 수 없음 - 상호배제 (Mutual Exclusion) 요구

– Dijkstra – semaphore( 신호기 ) 개발 (ALGOL 68)• 하나의 Binary valued variable( 이진 값 ) s 를 공유• So, semaphore s 가 선언되면 , 두 연산 wait(s),

signal(s) 허용– Queue 로 구현되며 , fair scheduling 요구

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procedure READERbegin . . . wait(mutex)

DB 에서 자료 읽음 signal(mutex) . . .end

procedure WRITERbegin . . . wait(mutex)

DB 에 기록 signal(mutex) . . .end

Mutual Exclusion Using a Binary Semaphore

wait(s) : if s = 1 then s := 0 else 프로세스 P를 큐에 저장signal(s) : if queue empty then 대기중인 프로세스 준비

else s:= 1

어떤 프로세서 P가 신호기 S를 사용한다면 , 어떤 프로세서 P가 신호기 S를 사용한다면 ,

하나의 프로세서는 실행 중이거나 , 실행되기를 기다리거나 실행되는 다른 프로세서에 의해 봉쇄된 상태를 갖는다 .

하나의 프로세서는 실행 중이거나 , 실행되기를 기다리거나 실행되는 다른 프로세서에 의해 봉쇄된 상태를 갖는다 .

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ok := 0 ; fin := 1procedure PRODUCER while 입력할 레코드가 있으면 do

wait(fin) 한 레코드를 버퍼에 채움signal(ok)

endprocedure CONSUMER loop

wait(ok) 버퍼에서 한 레코드를 읽어서 출력signal(fin) 결과를 출력

repeatend

표 12.4 세마포어를 이용하여 해결한 생산자 - 소비자 문제

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• 세마포어에 카운팅 신호기 – 발전된 세마포어 , 다중 버퍼 사용• Counting semaphore : ALGOL 68 (sema)

– 선언문 : sema mutex, 다음 연산 제공

• Collateral 문 – 두 개 이상의 문장으로 구성된 리스트로서 ( , ) 로 분리되며 , begin –

end 또는 ( ) 로 쌓임– 모든 문장이 종료되어야 완료됨

Down mutex : if mutex = 0 then 실행이 블록됨 else mutex := mutex – 1

Up mutex : mutex := mutex + 1, mutex 때문에 블록된 프로그램을 실행 재개 함

BEGIN

S1, S2, … , Sn

END

begin

end

S1 S2 Sn…

Algol 68 의 collateral statementAlgol 68 의 collateral statement

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세마포어 (Semaphores) (5)• 병렬절 (parallel clause)

– Collateral 문과 유사하나 , par 예약어로 병렬절 표기

Begin int buffer[50] ; int I := 0, j := 0; sema numberin := level 0, openspots := level 50 ; par (do down openspots ;

I := I mod 50 + 1read(buffer[I]) ;up numberin ;

od do down numberin ;

j := j mod 50 + 1;print(buffer[j]) ;up openspots ;

od) end

Algol 68 에서 해결한 생산자 - 소비자 문제Algol 68 에서 해결한 생산자 - 소비자 문제

버퍼 안으로 자료 읽어 들임버퍼 안으로 자료 읽어 들임

버퍼에서 출력버퍼에서 출력

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모니터 (Monitors) (1)

• 공유 자료 접근 코드를 하나로 묶은 단위 프로그램– 어느 주어진 시간에는 하나의 프로세스만이 모니터의 프로시저를 실행시킴– Queue 구성 자동 , wait – signal 연산 ( 명령 )– 소개된 언어

• Concurrent Pascal (Brinch Hansen), Modula (Wirth), Mesa (Xerox), CSP/K (Holt) – Concurrent SP/K

– Syntax (SIMULA 의 CLASS 비슷 추상 자료형 지원 )

monitor name begin 이 모니터의 지역 자료 선언 프로시저들 선언 지역 자료 초기화 코드 end name

monitor name begin 이 모니터의 지역 자료 선언 프로시저들 선언 지역 자료 초기화 코드 end name

선언된 프로시저 (P) 를 호출하는 형식 name.P ( 실 매개변수들 )

선언된 프로시저 (P) 를 호출하는 형식 name.P ( 실 매개변수들 )

세마포어 단점- 임계구역 안에 하나 이상의 프로세서 존재 가능성- 잘못된 연산 또는 코딩 (signal 이 실수로 wait 이면 )- 컴파일러에 의한 신호기의 부적절한 초기화 발생

세마포어 단점- 임계구역 안에 하나 이상의 프로세서 존재 가능성- 잘못된 연산 또는 코딩 (signal 이 실수로 wait 이면 )- 컴파일러에 의한 신호기의 부적절한 초기화 발생

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모니터 (Monitors) (2), in CSP/KEXAMPLE: PROCEDURE OPTIONS(CONCURRENT) // 병행 프로시저 선언문 CRITICAL: MONITOR // 모니터 선언 ( monitor 내부에 Entry)

DECLARE (SUM) BINARY FIXED;

DO; SUM=0; // SUM 은 지역변수 , Monitor 를 통해서만 접근 가능 END;

COUNT: ENTRY; // Entry COUNT, SUM ++

SUM=SUM+1;

END;

WATCH: ENTRY; // Entry WATCH , SUM 출력 및 초기화 PUT SKIP LIST(SUM);

SUM=0;

END;

END CRITICAL;

COUNTER: PROCESS;

. . .

CALL COUNT; // process counter 선언 , COUNT entry call

. . .

END COUNTER;

WATCHER: PROCESS;

. . .

CALL WATCH; // process watcher 선언 , WATCH entry call

. . .

END WATCHER;

END EXAMPLE;

EXAMPLE: PROCEDURE OPTIONS(CONCURRENT) // 병행 프로시저 선언문 CRITICAL: MONITOR // 모니터 선언 ( monitor 내부에 Entry)

DECLARE (SUM) BINARY FIXED;

DO; SUM=0; // SUM 은 지역변수 , Monitor 를 통해서만 접근 가능 END;

COUNT: ENTRY; // Entry COUNT, SUM ++

SUM=SUM+1;

END;

WATCH: ENTRY; // Entry WATCH , SUM 출력 및 초기화 PUT SKIP LIST(SUM);

SUM=0;

END;

END CRITICAL;

COUNTER: PROCESS;

. . .

CALL COUNT; // process counter 선언 , COUNT entry call

. . .

END COUNTER;

WATCHER: PROCESS;

. . .

CALL WATCH; // process watcher 선언 , WATCH entry call

. . .

END WATCHER;

END EXAMPLE;

주의 : 동일 모니터 내 , 다른 모니터의 Entry 호출 금지참고 : - 비 지역 변수 참조 발생 (PL/I 영역규칙으로 인함 ) - FIFO 스케줄링

주의 : 동일 모니터 내 , 다른 모니터의 Entry 호출 금지참고 : - 비 지역 변수 참조 발생 (PL/I 영역규칙으로 인함 ) - FIFO 스케줄링

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• Concurrent-Pascal(1)– 프로세스 , 모니터 , 클래스 , init, delay(wait), continue(signal) 문 , queue 자료형 추가됨

– 프로세스 ( 외부영역변수 상속불허 , 전용변수인 지역변수만 접근함 ) 형식

– 모니터 형식

– entry 선언 procedure ( 상호 배제되면서 사용되어질 프로시저 )

type 프로세스이름 = process ( 형식 매개 변수들 ) 변수 , 상수 , 자료형 , 프로시저 선언문들 ; 몸체end

type 모니터이름 = monitor ( 형식 매개 변수들 ) 공유 변수들 , 지역 프로시저들 , 진입점을 갖는 프로시저들begin 초기화 코드end

procedure entry controldisk(var x: buffer)

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type buffer = array (1..80) of char;producer = process var card : buffer begin card(1) := ‘N’ while card(1) <> ‘E’ do begin read(card); spool(card); end; end;consumer = process var line : buffer begin line := ‘N’ while line <> ‘E’ do begin unspool(line); write(line); end; end;cbuffer = monitor var pool : array(1..5) of buffer front, read, nobuf, noful : interger procedure entry spool(contents : buffer) begin if noful = noful then delay; pool(rear) := contents

rear := rear mod nobuf +1;

noful := noful +1; continue // 대기 프로세서

실행

end;

Concurrent-Pascal 의 생산자 - 소비자 문제Concurrent-Pascal 의 생산자 - 소비자 문제 procedure entry unspool(contents : buffer)

begin if noful = 0 then delay; contents := pool(front);

front := front mod nobuf +1;noful := noful –1;continue // 대기 프로세서 실행

end;

begin front := 1; rear := 1; nobuf := 5; // 버퍼의 총 개수 noful := 0 // 채워진 버퍼의 개수

end

var x: producer, y : consumer, z : cbufferbegin init x, y, zend.

// 프로세서 , 모니터 선언과 초기화 var X:( 프로세스 이름 ) init X( 실매개 변수 )

// 프로세서 , 모니터 선언과 초기화 var X:( 프로세스 이름 ) init X( 실매개 변수 )

// 모니터 선언과 초기화var p, q: 모니터 이름 ; init q( 실매개변수들 )

// 모니터 선언과 초기화var p, q: 모니터 이름 ; init q( 실매개변수들 )

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• 모니터 정리– 병행 프로세스들이 자원을 액세스하지 못하도록 자원들의 집합 둘레에 벽을 만드는 기법

– 프로그래머에게 세 가지 설비를 제공① 모니터 안에 정의된 프로시저를 호출하는 방법② 외부에서의 다양한 호출에 대한 스케줄링 방법 (Queue)③ 모니터를 호출한 프로세스들의 대기와 실행 계속을 허용하는

기법 (wait-signal 또는 delay-continue 문 )

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메시지 전달 기법 (1)

• H/W 발전 , So, Processor 들의 network 구축 가능– 전용의 기억장소와 다중 프로세서 환경– 중요 요소 : 동기화와 통신

• Monitors– 공용 기억장소에서 단일 , 또는 다중 processor 환경에 적절

• Solutions– 분산형 병행처리언어 제시

• Distributed Processes(DP) 언어 (Brinch Hansen)• Communication Sequential Processes(CSP) 언어 (Hoare)

– DP, CSP 특징 • 병행 프로그램의 실행 단위 : 프로세스 선택• 프로세스들 간의 통신 : 메시지• 느슨히 결합된 분산 네트워크 (loosely coupled distributed

network)

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메시지 전달 기법 (2)• CSP

– action : 메시지 형태 지정 ( 형태 , 수신할 타입 포함 )– 다소 논쟁이 발생 , 이후 사용되지 않음

• DP : Brinch-Hansen

call Q.R(input # output) // 프로세스 Q 의 프로시저 R 를 실행 //- input : 실입력 매개 변수- output : 프로세스 Q 에서 값을 받기 위해 사용된 매개 변수

procedure R( 입력매개변수들 # 출력매개변수들 ) // Q 에서 프로시저 R 선언

process P

Q ! action(x) // Q 프로세서에게 메시지 송신 ………

process Q

P ? action(y) // P 프로세스로부터 메시지 수신 ………

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메시지 전달 기법 (3)• 동기화 문제

– 차이점 • 송신 P는 수신 P가 준비되기를 기다림 • 이 후 각자 수행 – CSP, Ada• 수신 P의 해당 procedure 를 실행할 때까지 대기 – DP

– 유사점• Non-deterministic 지원 위해 보호 명령어 (Guarded

command) 사용• CSP 프로세스 선언

• 보호 조건을 사용할 수 있는 문장 택일 명령문 (alternative command) 반복 명령문 (repetitive command)

[p :: commands | q :: commands] - ‘|’ : p, q 프로세스 , 병행 수행 가능

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메시지 전달 기법 (3)

• CSP 택일 명령문

• CSP 반복 명령문 (*)

• DP 의 비 결정 해결 Guard 문

[ x > 0 y := +1 | x < 0 y := -1 | x=0 y := 0 ]// 3 가지 보호 조건에 따라 y 에 x 의 부호가 배정

i := 1; *[ i <= n; A(i) 0 A(i) := b(i) / A(i) ]- i 가 1~n까지 배열 A(i) 가 0인 경우를 제외한 모든 A(i) 의 요소들을 B(i)/A(i)로 배정

when B1 : S1 | B2 : S2 | . . . End// 조건이 참인 것이 있을 때까지 기다림

cycle B1 : S1 | B2 : S2 | . . . End// B1 - Bn 의 조건 중 하나 이상이 참인 경우 when 문과 같은 실행을 무한 반복

실시간 언어

• 특징– H/W 적인 interrupt 에 실시간 반응되어야 함– 저급 프로그래밍 실력 겸비– 예 ) 화학적인 반응에 따른 안전 문제 등 .

• 고려사항– 병행처리 + 시간적인 요소– 프로세스간 우선순위 허락

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// 인터럽트 task specipication //task top_interrupt_handler is entry pressure_warning; for pressure_warnning use at allocated_location;end top_interrupt_handler;

// 인터럽트 task specipication //task top_interrupt_handler is entry pressure_warning; for pressure_warnning use at allocated_location;end top_interrupt_handler;

// task body //task body top_interrupt_handler is begin accept pressure_warning; --- 적절한 행위end top_interrupt_handler;

// task body //task body top_interrupt_handler is begin accept pressure_warning; --- 적절한 행위end top_interrupt_handler;

// 시간 지연과 관련 //start_time := clock;loop -- 수행할 코드 start_time := start_time + 4.0; delay start_time – clock;end loop ;

// 시간 지연과 관련 //start_time := clock;loop -- 수행할 코드 start_time := start_time + 4.0; delay start_time – clock;end loop ;

// 시간 지연과 관련 //loop -- 수행할 코드 delay 4.0;end loop ;

// 시간 지연과 관련 //loop -- 수행할 코드 delay 4.0;end loop ;

E.n.d.

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병렬 처리 소개 병렬 처리와 프로그래밍 언어 세마포어 모니터 메시지...

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