موضوع مقاله: انحصار متقابل | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # انحصار متقابل | مقدمه: به عبارت دیگر، باید مطمئن شویم که دو فرایند یا دو ریسه به‌طور همزمان وارد ناحیه بحرانی خود نشده‌اند. | ## بخش 1: انحصار متقابل | یک مثال از اینکه چرا انحصار متقابل در عمل اهمیت دارد را می‌توان به کمک لیست پیوندی نشان داد. در یک لیست پیوندی یک طرفه، حذف کردن یک گره، اشاره‌گر next گره قبلی را با گره بعدی مقدار دهی می‌کنیم. برای مثال اگر بخواهیم گره i را حذف کنیم، باید اشاره‌گر next گره i-1 را طوری تغییر دهیم که به گره i+1 اشاره کند. اگر این لیست در بین چند فرایند به اشتراک گذاشته شده باشد، ممکن است دو پروسه بخواهد به شکل همزمان دو گره متفاوت را از لیست حذف کنند که مشکل زیر را ایجاد می‌کند: اگر قرار باشد گره i و i+1 حذف شوند و هیچ‌کدام از آن‌ها هم گره سر یا گره دم نباشند (گره داخلی باشند)، اشاره‌گر next گره i-1 باید به i+1 اشاره کند و اشاره‌گر next گره i باید به گره i+2 اشاره کند. هر چند که هر دو عملِ حذف، با موفقیت انجام می‌شود، اما گره i+1 در لیست باقی خواهد ماند و حذف نخواهد شد. چرا که گره i-1، با جا انداختن گره i (که به i+2 اشاره می‌کرد)، به گره i+1 اشاره می‌کند. به این صورت که باید مطمئن شویم که یک دو یا چند فرایند سعی نمی‌کنند قسمت یکسانی از لیست را به شکل همزمان تغییر دهند. | ## بخش 2: انحصار متقابل | روش سخت‌افزاری در سیستم‌های تک‌پردازنده‌ای، راحت‌ترین راه این است که در هنگام ورود فرایند به ناحیه بحرانی، کلیه وقفه‌ها را غیر فعال کنیم. بدین ترتیب، وقتی که پروسه‌ای در ناحیه بحرانی قرار دارد، هیچ روال وقفه‌گیری اجرا نخواهد شد، حتی وقفه ساعت هم بی اثر می‌شود و فرایند قبضه نخواهد شد. اگر ناحیه بحرانی طولانی باشد، باعث می‌شود که فرایند بتواند تا هر وقتی که خواست پردازنده را در اختیار بگیرد، چرا که روال وقفه‌گیر برای وقفه ساعت اجرا نمی‌شود و پردازنده فرایند جاری را تعویض نمی‌کند. همچنین اگر پروسه در حالی که در ناحیه بحرانی قرار دارد، از کار بیفتد، کنترل هیچگاه به پروسه دیگری داده نمی‌شود و در نتیجه کل سیستم از کار خواهد افتاد. یک راه حل بهتر برای برقرارسازی انحصار متقابل، استفاده از راه‌حل انتظار مشغول است. راه حل انتظار مشغول هم برای سیستم‌های تک‌پردازنده‌ای و هم برای سیستم‌های چندپردازنده‌ای مؤثر است. استفاده از حافظه مشترک و یک دستورالعمل تجزیه‌ناپذیر آزمایش و تنظیم، (مثل TSL) ما را به انحصار متقابل می‌رساند. | ## بخش 3: انحصار متقابل | این‌گونه دستورالعمل‌ها توسط سخت‌افزار تضمین می‌کنند که وقتی پروسه‌ای در ناحیه بحرانی قرار دارد، دیگر پروسه‌ها نمی‌توانند وارد آن ناحیه شوند. برای مثال، پروسه می‌تواند قبل از ورود به ناحیه بحرانی، مقدار یک متغیر سراسری را ۱ کند، بدین معنی که «من در این ناحیه هستم و شما نمی‌توانید وارد آن شوید». اگر در حالی که پروسه در ناحیه بحرانی قرار دارد، پروسه دیگری بخواهد وارد آن ناحیه شود، با بررسی کردن آن متغیر سراسری، متوجه می‌شود که حق ورود به آن ناحیه را ندارد. سپس پروسه می‌تواند یا به انجام کارهای دیگر خود برسد یا مرتباً در یک حلقه انتظار مشغول متغیر سراسری را چک کند و هر وقت صفر شد، وارد ناحیه بحرانی شود. قبضه کردن پروسه‌ها هنوز هم امکان‌پذیر است، بنابراین با از کار افتادن یک پروسه در ناحیه بحرانی، سیستم هنوز می‌تواند به کار خود ادامه دهد. نکته بسیار مهم در این روش این است که عمل خواندن متغیر سراسری و تغییر دادن آن، یک عمل تجزیه‌ناپذیر (اتمی) است و این امر توسط سخت‌افزار تضمین می‌شود. | ## جمع‌بندی | (به کمک دستور TSL) روش نرم‌افزاری روش‌های نرم‌افزاری از انتظار مشغول استفاده می‌کنند.