Теория, методы и средства параллельной обработки информации

Введение

Быстрое развитие технической и информационной науки, привело к проникновению человеческой мысли во все новые области технологий. Вместе с решением указанных проблем постоянно возрастает потребность в решении более сложных вопросов и задач. Со времен создания первых компьютеров казалось, что увеличение быстродействия на несколько сотен гигабайт позволит решить множество технических и глобальных проблем, однако создание современных компьютеров на сегодняшний день является явно недостаточной для многих инженеров, программистов и ученых. Прогноз погоды, моделирование химических соединений, исследование виртуальной реальности, электро- и гидродинамика, сейсморазведка – это является не полным списком сферы наук, ученных, которых задействуют постоянно для ускорения выполнение своих программ.
Проблема организаций параллельных вычислений возникла давно, но до сих пор нет существующего решения. Но краткий обзор средств, представляемые в данной реферативной работе, позволяет сделать анализ и некоторые интересные выводы.
Целью реферативной работы является выявить возможные ошибки проектирования параллельной обработки информации.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. проанализировать литературу по данной теме;
2.провести краткий обзор виды и характеристики возможных ошибок параллельной обработки информации;
3.рассмотреть предотвращение ошибок проектирования параллельной обработки информации.
Реферативная работа состоит из введения, двух глав, заключения и библиографического списка.


Глава 1. Виды и характеристики возможных ошибок параллельной обработки информации
При параллельном выполнении операций над обработкой информации могут возникать проблемы. Одной из них является проблемой утраченных обновлений (Lost update), которое заключается в том, что если пользователи параллельно обновляют одну и ту же информацию, то в буфере останется последнее обновление, т.е. остальные обновления будут утеряны окончательно. Это видно из рис. 1.
1243965253365


Рис. 1. Иллюстрация проблемы утраченного времени обновления

Еще одна, немала важная проблема – это зависимость от незафиксированных обновлений, которая состоит в том, что пользователь «1» может рассмотреть информацию, обновленную предыдущим пользователем «2», но эти обновления еще не были окончательно зафиксированы. Далее предыдущий пользователь «2» может в силу различных причин, например, из-за выявленных ошибок ввода, провести откат базы данных в исходное состояние (рис. 2). Пользователь «1», следовательно, будет предпринимать действия над ошибочными данными, которое называется преждевременное чтение (Dirty read).


Рис

. 2. Зависимость от незафиксированного обновления:
а) преждевременное чтение; б) фантомная вставка.

Также может возникнуть проблема, если пользователь проводит какую-то объединенную обработку данных, которая не связана с исправлением данных, например, вычисляет сумму или среднюю величину, а какие-то значения обрабатываемой информации в данный момент подвергаются изменениям в результате выполнения параллельной обработки. Иногда разделяют ситуации, когда проводится корректировка уже существующих записей и когда выполнение вставки новой записи. Проблема первого вида называется неповторяющееся чтение, а второго вида - фантомная вставка.
Такое состояние не приводит к фальсификации информации в базе данных и поэтому в некоторых ситуациях считается допустимой. Например, в случае, если программист или специалист создает форму отчета и в таком процессе получает черновые отчеты.
Глава 2. Последствия и предотвращение возможных ошибок проектирования параллельной обработки информации
Проблемы, которые возникают при однократном обращении, нуждаются в своем разрешении. Наиболее популярные действия управления в однократном доступе основаны на механизме блокировок. Блокировка заключается в запрещении некоторых операций над обработкой информации, т.е. корректировкой информации, если ее корректирует другой специалист. В такой схеме всякий раз, когда обработка пытается получить к какой-либо единице данных доступ, то на эту единицу устанавливается блокировка.
Обобщенная схема классификации блокировок приведена на рис. 3.

Рис.3 Классификация блокировок
Блокировки накладываются в соответствии с правилами совместимости, которые исключают конфликты чтение-запись, запись-чтение и запись-запись. Повтор транзакций гарантируется, если блокировка, которая относится к одновременно выполняемым обработкам информации, удовлетворяют действующему закону: «Ни одна блокировка от имени какой-либо транзакции не должна устанавливаться, пока не будет снята ранее установленная блокировка». Этот закон известен под названием двухфазового блокирования, поскольку обработка информации проходит сначала фазу роста, когда она устанавливает блокировки, а затем фазу сжатия, когда блокировки снимаются. В общем случае снятие блокировок до завершения обработки информации является проблемой, поэтому в большинстве алгоритмов управления однократным доступом применяется подход, когда блокировка не снимается до конца обработки информации.
Блокировка может выполняться автоматически, а может и управляться специалистом