系统结构-并行算法FORK JOIN[通俗易懂]

系统结构-并行算法FORK JOIN[通俗易懂]并行算法FORKJOIN一、FORKJOIN定义二、举例题目分析:一、FORKJOIN定义FORK语句的形式:FORKm,其中m为新进程开始的标号。执行FORKm语句时,派生出标号为m开始的新进程,具体为:1、准备好这个新进程启动和执行所必需的信息;2、如果是共享主存,则产生存储器指针、映像函数和访问权数据;3、将空闲的处理机分配给派生的新进程,如果没有空闲处理机,则让它们排队等待;4、继续在原处理机上执行FORK语句的原进程。与FORK语句相配合,作为每个并发进程的终端语句J

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注意:本文全是作者胡猜,如有错误请指出,共同进步

一、FORK JOIN定义

FORK语句的形式:

FORK m,其中m为新进程开始的标号。

执行FORK m语句时,派生出标号为m开始的新进程,具体为:
1、准备好这个新进程启动和执行所必需的信息;
2、如果是共享主存,则产生存储器指针、映像函数和访问权数据;
3、将空闲的处理机分配给派生的新进程,如果没有空闲处理机,则让它们排队等待;
4、继续在原处理机上执行FORK语句的原进程。

与FORK语句相配合,作为每个并发进程的终端语句JOIN的形式:

JOIN n,其中n为并发进程的个数。

1、JOIN语句附有一个计数器,其初始值为0。每当执行JOIN n语句时,计数器的值加1,并与n比较。
2、若比较相等,表明这是执行中的第n个并发进程经过JOIN语句,于是允许该进程通过JOIN语句,将计数器清0,并在处理机上继续执行后续语句;
3、若比较不等,计数器的值仍小于n,表明此进程不是并发进程的最后一个可让现在执行JOIN与的这个进程先结束,把它所占用的处理机释放出来,分配给真正该排队等待的其他任务。如果没有排队等待的任务,就让该处理机空闲。

GOTO 语句的形式:

GOTO m,无条件转移语句,其中m为跳转的进程标号。

举个不恰当的例子,四个小学生赛跑,全部比赛完成,一起去颁奖台执行颁奖活动。

//默认是有一个进程的,还需要克隆出3个
0 FORK 20
  FORK 30
  FORK 40
10小学生1号开始跑了
  JOIN 4
  GOTO 60
20小学生2号开始跑了
  JOIN 4
  GOTO 60
30小学生3号开始跑了
  JOIN 4
  GOTO 60
40小学生4号开始跑了
  JOIN 4
  GOTO 60 //这句可有可无,因为他的下一句就是60,即使没有跳转,也会往下执行
60执行颁奖活动

如上所示,所有的小学生都知道跑完步下一个活动就是颁奖,但是还有小学生没跑到终点,你就去参加颁奖活动合适吗?
那么怎么才知道所有小学生都跑完了呢?
每一个小学生跑完都执行JOIN 4,JOIN相当于裁判,他有一个计数器,每一个小学生跑完就+1。
比如小学生1号跑完,计数器的值+1=1<4,那么此时就不会再继续执行下面的GOTO 60。
跑得最慢的小学生跑完时,计数器的值=4了,此时才能执行后续语句,即GOTO 60

二、举例

题目一:

系统结构-并行算法FORK JOIN[通俗易懂]

题目分析:

1、首先执行这个程序,用两台处理机。
2、假定最初的程序在cpu1上运行,cpu1首先执行标号为10的进程。
3、然后遇到FORK30语句时就分出一个cpu2去执行标号为30的进程,而cpu1接着执行标号为20的进程。
注意:这里20和30两个进程同时进行,因为除法最慢,所以标号为20的进程后一个完成。

那么标号30的进程首先完成,先执行JOIN2的语句。(此时计数器加1,等于1,和2比较,不等。那么就把这个进程先释放掉,分配给真正该排队等待的其他任务,由于此时没有任务排队,所以该处理机空闲
3、然后标号20的进程结束,执行JOIN2(此时计数器又加1,相等,于是允许该进程通过JOIN语句,将计数器清0,并在处理机上继续执行后续语句)
4、后续语句,GO TO 40
5、Cpu1开始执行fork60,cpu2空闲状态,就开辟一个进程标号60,cpu1接着执行标号50的进程,由于减法跑得快,所以标号50的进程先执行join2(计数器=1,不等,释放
标号60的进程执行join2(计数器=2,相等,继续执行后续语句)
6、后续语句,标号70执行。
根据分析绘图,如下所示:
在这里插入图片描述

题目二:

在这里插入图片描述

题目分析:

这是书上的一道例题,仔细看看,其实就是上面那道题,只是加大了难度,他现在给到你的是单处理机顺序执行的代码。多了一步改写程序的步骤。那么求遇到这种题目怎么做呢?
首先要画出并行程序数据相关图,先给语句标上号
在这里插入图片描述
然后根据它们的相关性,画出流程图。比如s1:U=A+B,它可以和下面语句并行执行吗?
显然不行,第二句用到了U,如果第一句和第二句并行就会发生相关,从而产生错误结果。
所以S1执行完了后面的才可以执行。这时候我们看后面的语句,S2和S3显然可以并行的,S4就冲突了,当然就算S4不冲突,我们也不会S2,S3,S4一起执行。因为咱们只有两个CPU啊。
当S2,S3都执行完了,S4就可以执行了,显然他和S5没有冲突,所以也可以并行。最后是S6。
在这里插入图片描述
流程图画好了之后就好办了。顺序我们都知道了。
根据流程图开始改写语句:

//S1进程在CPU1上跑
10 U=A+B(S1)
   //为了S2和S3并行,此时派生了标号为30的新进程到CPU2上
   FORK 30 
//标号为20的进程(S2)在Cpu1上
20 V=U/B(S2)
   JOIN 2 
   //S2和S3两个进程中,慢跑完的进程,其所在的cpu继续执行后续语句,这里是S2除法慢。
   //跳转40,至于40执行什么功能到那里再讨论
   GOTO 40 
//标号为30的进程(S3)在Cpu2上
30 W=A*U(S3)
   JOIN 2 
   //S2和S3两个进程中,慢跑完的进程,其所在的cpu继续执行后续语句,这里是S2除法慢。
//下面语句,会在S2和S3汇合后执行。
//S2除法慢,所以cpu1执行后续语句。Cpu2空闲。
//为了S4和S5并行,Cpu1此时派生了标号为60的新进程到CPU2上
40 FORK 60 
//Cpu1继续执行S4
50 X=W-V(S4)
   JOIN 2 
   //S4和S5两个进程中,慢跑完的进程,其所在的cpu继续执行后续语句,这里是S5乘法慢。
   GOTO 70 
//Cpu2继续执行S5,注意S5和S4并行执行关系
60 Y=W*U(S5)
   JOIN 2
//S4和S5两个进程中,慢跑完的进程,其所在的cpu继续执行后续语句,S5慢,cpu2执行后续语句。
70 Z=X/Y(S6)

系统结构-计算机系统结构里的多级立方体网络怎么理解?

我发现,系统结构这本书总在我看懂之后才觉得写得有道理。大概不是书写得辣鸡,只是书写得不容易理解吧。就是那种高手唰唰唰在你面前舞了一通剑法,你一脸懵逼,觉得这都啥玩意啊,还不如广场舞大妈跳得好呢。然后此去经年,你终于成了剑术大家,想起当年的这个剑客,只觉得处处妙极。
嗯,大概就是这种感觉~

Java基础不好的小水怪,正在学习。有错请指出,一起加油。

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