Aufgaben zur Synchronisation


Aufgabe 1

Aufgabe
Kritischer Abschnitt

Was versteht man unter einem "kritischen Abschnitt"?


Aufgabe 2

Aufgabe
Aktives Warten mit while

Um bei mehreren Prozessen mit gemeinsam genutzten Betriebsmitteln kritische Abschnitte so zu schützen, dass immer nur maximal ein Prozess zur Zeit diesen kritischen Abschnitt ausführen darf, soll das aktive Warten eingesetzt werden. Zur Realisierung des aktiven Wartens kann eine while-Schleife genutzt werden.

Gebe den für das aktive Warten nötigen Programmcode an, der zu Beginn bzw. am Ende eines kritischen Abschnitts ausgeführt werden muss.


Aufgabe 3

Aufgabe
Nachteil des aktiven Wartens

Erläutere warum das aktive Warten einen zeitlichen Nachteil mit sich bringt, und unter welcher Bedingung dieser Nachteil in Kauf genommen werden kann.


Aufgabe 4

Aufgabe
TSL

Wofür steht die Abkürzung TSL (im Kontext der Prozess-Synchronisation)?


Aufgabe 5

Aufgabe
Aufgabe des TSL-Befehls

Erläutere welche Aufgabe der TSL-Befehl bei der Ausführung auf einer CPU erfüllt.


Aufgabe 6

Aufgabe
Problemlöser TSL

Welches Problem löst der TSL-Befehl in Zusammenhang mit aktivem Warten?


Aufgabe 7

Aufgabe
Semaphor

Ein Semaphor ist eine Datenstruktur, welche aus zwei "Dingen" sowie zwei darauf definierten Funktionen besteht.

  • Welche beiden "Dinge" sind gemeint?

  • Wie heißen die beiden Funktionen üblicherweise, und welche Aufgabe erfüllen sie?

  • Warum müssen die beiden Funktionen atomar ausgeführt werden?


Aufgabe 8

Aufgabe
Mutex

Was versteht man unter einem Mutex (im Kontext der Prozess-Synchronisation)?


Aufgabe 9

Aufgabe
Arbeitsweise eines Mutex

Erläutere anhand eines selbstgewählten Beispiels die Arbeitsweise eines Mutex. Welche Funktionsaufrufe werden rund um die kritischen Abschnitte getätigt?


Aufgabe 10

Aufgabe
Arbeitsweise eines Zählsemaphors

Erläutere anhand eines selbstgewählten Beispiels die Arbeitsweise eines Zählsemaphors. Welche Funktionsaufrufe werden rund um die kritischen Abschnitte getätigt?


Aufgabe 11

Aufgabe
Aktiv wartender Semaphor?

Wenn Semaphore zur Prozess-Synchronisation eingesetzt werden, ist das dann auch "aktives Warten"? Oder was ist anders? Erläutere!


Aufgabe 12

Aufgabe
Ein Abend an der Bar

In einer gemütlichen Feierabend-Kneipe ist nicht viel los. Dem Barkeeper sitzt lediglich ein Gast gegenüber. Dieser Gast jedoch hat gewaltigen Durst. Er trinkt ein Glas Schnaps nach dem anderen auf ex. Der Barkeeper füllt das leere Glas immer wieder bis oben hin auf.

Überführe diese Situation in den Kontext der Prozess-Synchronisation mit Semaphoren. Orientiere dich dabei an folgenden Fragen:

  • Was repräsentiert in der Kneipe den/die Prozess(e)? (Wieviele gibt es?)
  • Was repräsentiert in der Kneipe das/die Betriebsmittel? (Wieviele gibt es?)
  • Was muss synchronisiert werden?
  • Ist dabei eine Reihenfolge wichtig? Wenn ja: welche?
  • Kann der Gast zweimal nacheinander das Glas (auf ex!) austrinken, ohne dass der Barkeeper es zwischendurch wieder füllt?
  • Oder umgekehrt: Kann der Barkeeper das Glas zweimal nacheinander (bis oben hin!) füllen, ohne dass der Gast es zwischendurch austrinkt?
  • Wieviele Semaphore brauchst du?
  • Wann wird jeweils die P()- bzw. die V()-Operation ausgeführt? Von welchem Prozess?