[프로그래밍 언어론] 13. 병렬 프로그래밍과 병렬 처리

보러왔으면 공감누르고 가셈ㅋ 송프언 화이팅ㅎㅅㅎ

 

13.1 병렬 처리 소개

병렬 처리

• 다수의 프로세서들이 여러 프로그램들 또는 한 프로그램의 분할된 부분들을 동시에 처리하는 기술

컴퓨터 시스템 분류 (Flynn의 분류)

• SISD
• SIMD(똑같은 연산, 여러 데이터) : 병렬 처리
• MISD
• MIMD(여러 연산, 여러 데이터) : 병렬 처리

프로세서들이 메모리를 사용하는 방식 : MIMD

• 공유 메모리 구조 (shared memory architecture)
• 분산 메모리 구조 (distributed memory architecture)

공유 메모리 구조

• 공유 메모리 구조에서 일반적으로 사용되는 상호 연결망 / 버스, 크로스바 스위치..
• 여러 프로세서에서 같은 공유 메모리(critical section) 읽거나 쓸 때 문제 발생 가능
• (하나의 메모리를 같이 쓰는 느낌)

분산 메모리 구조

• 프로세서마다 메모리를 할당하고 상호 연결시킨 구조
• (메인에 있는 데이터들을 각자 프로세서의 메모리로 가져와서 각자 쓰는 느낌)

13.2 병렬 처리와 프로그래밍 언어

병렬 처리를 위한 세 가지 선택 방법

• 작은 덩이 : 명령어 수준의 병렬성 : 입상 프로세스 생성 유지 오버헤드
• 중간 덩이 : 프로시저 수준의 병렬성
• 큰 덩이 : 프로그램 수준의 병렬성 : 병렬성 부여 기회 소멸 (하나마나)

13.3 세마포어

Process

• Terminate : 정해진 시간 안에 임계구역 실행을 끝냄
• Fair Scheduling : 한정된 시간 안에 임계구역에 들어감

임계 구역 (Critical region)

• 어떤 태스크의 일부분으로, 이 부분을 실행 중일 땐 이 태스크의 다른 부분이나 다른 태스크들의 실행이 금지된다.
• 여러 프로세스에서 공유하고 있는 메모리 위치 (공유 메모리 구조일때 나오는거겠네)

Mutual Exclusion (상호 배제)

• 한 프로세스가 접근 중일 때, 다른 프로세스의 접근을 제한하는 것

세마포어 (Semaphor)

-두 개 이상의 태스크가 사용 가능한- 자원에 접근을 큐로써 제어하기 위한 자료구조.

그러나 어느 한 시간에 오직 하나의 태스크만이 사용 가능하다.

• 다익스트라 개발, Algol 68
• 임계 구역에서의 Mutual Exclusion을 보호해준다.
• 프로세스가 호출 가능한 primitives(기본함수)
• binary valued variable : 0과 1로 구분. 해당 자원 사용 불가/가능

wait(s) : if s = 1 then s:= 0 else 프로세스 P를 대기큐에 넣음
signal(s) : if queue!= empy then 대기중인 프로세스 실행준비 else s:=1

wait(0) 인 경우는 사용불가인 상황이므로 프로세스를 큐에 넣고 대기한다. wait(1) 인 경우는 사용가능한 상황이므로 s:=0 으로 바꾸고 프로세스를 실행한다.

signal(s) 는 s 값에 무관하게 큐에 대기중인 프로세스가 있는지 없는지에 따라 다르다. 큐에 있으면 프로세스 실행준비를, 큐에 없으면 사용가능한 상황이므로 s:=1으로 바꾼다. -> 그냥 단순하게 s값에 따라 0인지 1인지 신호를 보내는 역할..?

 

Counting semaphore

• 공유 자원의 개수가 여러개일때, 어떤 순간에 사용할 수 있는 자원의 개수를 대표
• integer 변수 하나 선언해놓고 거기에 현재 사용가능한 자원 개수 저장해놓음

Down mutex : 프로세스 P가 공유자원을 한개 이용하고자 할 때 호출
if mutex == 0 then 프로세스 P를 대기큐에 넣음 else mutex := mutex - 1
​
Up mutex : 프로세스 P가 공유자원 이용을 끝냈을 때
if queue == empty then mutex := mutex + 1 else 대기중인 프로세스 실행

그러니깐.. 예를 들어 mutex 값을 50으로 정해놓고 시작. 공유자원을 하나 사용하면 49개 남음. 다 사용하면 다시 반납해서 다시 50개로.