12. В программировании, "критическая область" относится к участку кода, в котором доступ к общим данным должен быть синхронизирован для избегания конфликтов при параллельном выполнении нескольких потоков или процессов. Целью использования критической области является предотвращение возникновения состояний гонки, когда несколько потоков пытаются одновременно изменить одни и те же данные, что может привести к непредсказуемым и неправильным результатам. Критическая область может быть ограничена блоком кода или использовать механизмы синхронизации, такие как мьютексы или семафоры. 13. Взаимодействие процессов в операционной системе может осуществляться с помощью следующих механизмов: - Межпроцессное взаимодействие (IPC) - это общий термин, описывающий различные способы обмена данными и синхронизации между процессами. Механизмы IPC включают в себя сигналы, разделяемую память, каналы (pipe) и сокеты. - Синхронизация процессов - это механизмы, позволяющие процессам синхронизировать свои действия при доступе к общим ресурсам. Это может быть достигнуто с помощью блокировок, семафоров, условных переменных и других подобных средств. 14. Очереди процессов и взаимоблокировки процессов - это два разных понятия в контексте взаимодействия процессов: - Очереди процессов относятся к механизмам, которые позволяют процессам передавать данные друг другу последовательно. Каждый процесс может помещать данные в очередь или извлекать их из очереди в установленном порядке. - Взаимоблокировка процессов (deadlock) - это состояние, при котором два или более процессов блокируются друг другом и не могут продолжить исполнение. Это может произойти, когда каждый процесс ждет освобождения ресурсов, удерживаемых другими процессами. Взаимоблокировка может возникнуть из-за неправильного использования механизмов синхронизации или некорректной разработки алгоритма. 15. Существует несколько способов преодоления тупиковых ситуаций при взаимодействии процессов: - Предотвращение: Это подход, направленный на предотвращение возникновения тупиковых ситуаций путем аккуратного управления ресурсами и установки жестких требований для использования ресурсов. - Обнаружение: Это подход, при котором система стремится обнаружить наличие тупиковой ситуации путем анализа и контроля состояния процессов и ресурсов. По обнаружению тупика система может предпринять соответствующие действия для разрешения тупика. - Избегание: Это подход, при котором система принимает предупредительные меры, чтобы избежать возникновения тупиковых ситуаций вообще, путем контроля и управления запросами на ресурсы таким образом, чтобы избежать циклической зависимости. - Освобождение: В этом подходе система проверяет состояние процессов и ресурсов и освобождает ресурсы одного процесса для устранения тупиковой ситуации. - Обжалование: Это подход, при котором некоторые процессы могут отказаться от некоторых своих требований на ресурсы и начать исполнение без полного доступа ко всем необходимым ресурсам. 16. Монитор - это высокоуровневый механизм синхронизации и взаимодействия процессов, предоставляемый некоторыми языками программирования и операционными системами. Монитор представляет собой абстрактный тип данных, который объединяет данные (переменные) и функции для работы с этими данными. Он обеспечивает исключительную синхронизацию доступа к данным путем блокировки доступа другим процессам к монитору в определенных участках кода. Когда какой-то процесс захватывает монитор, другие процессы ожидают его освобождения или блокируются. 17. "Процесс" и "поток" - это два разных понятия: - Процесс - это инстанс выполняющейся программы. Он имеет свою собственную память, регистры и другие ресурсы, и может быть независимым от других процессов. Процессы взаимодействуют друг с другом через механизмы IPC и могут быть выполнены одновременно или параллельно. - Поток - это понятие, используемое в рамках процесса. Потоки представляют собой легковесные исполнительные единицы внутри процесса и разделяют память и другие ресурсы этого процесса. Потоки могут выполняться параллельно и делиться общими данными, что может привести к возникновению состояний гонки. У каждого процесса есть хотя бы один поток, называемый главным (main), и дополнительные потоки могут быть созданы для выполнения параллельных задач. 18. Механизм потоков, также называемый "нитями" (threads) в некоторых языках программирования, используется в операционных системах с целью обеспечить параллельное выполнение задач в пределах процесса. Потоки выполняются внутри процесса и могут делить ресурсы (память, файлы) этого процесса. Использование механизма потоков позволяет разделить вычислительную нагрузку на несколько параллельных задач, увеличивая производительность и эффективность процесса. Каждый поток имеет свой собственный стек исполнения и указатель команд, но разделяет память и другие системные ресурсы с другими потоками этого процесса. Потоки могут быть более легковесными, чем процессы, потому что они не требуют отдельной выделенной памяти и ресурсов ОС.