Concurrencia en Ada

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Concurrencia en Ada
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Tareas

• En Ada, las actividades concurrentes se describen
  por medio de tareas
• La forma de expresar una tarea en Ada es similar
  a los paquetes

task T is --especificación end T task body T
is --cuerpo end T
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Tareas

• Cada tarea consta de
• Una especificación que describe la interfaz que
  presenta a otras tareas
• Un cuerpo que describe el comportamiento dinámico
  de la tarea
• En algunos casos una tarea no presenta interfaz a
  otras tareas

task T task body T is --cuerpo end T
task T is --especificación end T task body T
is --cuerpo end T
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Tareas

• Declaración
• Activación
• Terminación

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Declaración de tareas

• Una tarea es un componente de programa que puede
  declararse dentro de
• subprogramas, bloques, paquetes o dentro del
  cuerpo de otra tarea

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Ejemplo

• Arreglos en una casa colocar pisos, colocar
  molduras, colocar cocina

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Ejemplo
procedure ARREGLAR_CASA is task ALBAÑIL
task body ALBAÑIL is begin
COLOCAR_PISOS end ALBAÑIL task YESISTA
task body YESISTA is begin
COLACAR_MOLDURAS end YESISTA task
MONTADOR task body MONTADOR is
COLOCAR_COCINA end MONTADOR begin
SUPERVISAR_TRABAJOS end ARREGLAR_CASA
procedure ARREGLAR_CASA is COLOCAR_PISOS
COLACAR_MOLDURAS COLOCAR_COCINA
SUPERVISAR_TRABAJOS end ARREGLAR_CASA
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Activación de tareas

• La ejecución de una tarea puede entenderse como
  un proceso que consta de dos fases
• La primera fase, conocida como activación,
  consiste en la elaboración de las declaraciones
  del cuerpo de la tarea
• La segunda fase consiste por supuesto en la
  ejecución de sus sentencias
• La activación de una tarea es automática
• Las tareas subordinadas se activan
  automáticamente cuando la unidad progenitora
  llega al begin siguiente a la declaración de las
  tareas

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Activación de tareas

• Cuando una tarea se declara en un paquete, su
  activación se produce en el begin del cuerpo del
  paquete

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Activación de tareas
procedure ARREGLAR_CASA is task ALBAÑIL
task body ALBAÑIL is begin
COLOCAR_PISOS end ALBAÑIL task YESISTA
task body YESISTA is begin
COLACAR_MOLDURAS end YESISTA task
MONTADOR task body MONTADOR is
COLOCAR_COCINA end MONTADOR begin
SUPERVISAR_TRABAJOS end ARREGLAR_CASA

• Activación de las tareas albañil, yesista y
  montador

• Un vez activadas la tareas existirán 4 tareas
  ejecutándose concurrentemente

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Terminación de tareas

• Las tareas terminan cuando llegan a su end
  final
• Regla importante
• Una unidad no puede acabar hasta que todas las
  tareas dependientes de ella hayan terminado

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Terminación de tareas

• En general podemos decir que la terminación se
  realiza en dos etapas
• Diremos que una unidad se completa cuando llega a
  su end final
• y finalmente terminará sólo cuando todas las
  tareas dependientes, si las hay, hayan terminado
  también

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Ejemplo
procedure PRINCIPAL is --declaraciones ...
task A task body A is begin ...
end A task B task body B is begin
... end B begin ... end PRINCIPAL
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La cita (rendez-vous)

• Generalmente las tareas interaccionarán entre sí
  durante su tiempo de vida.
• Esto se hace en Ada mediante un mecanismo
  conocido como la cita o rendez-vous (que
  significa sincronización e intercambio de
  información entre dos tareas dadas)

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Puntos de entrada

• La cita entre dos tareas se produce como
  consecuencia de la llamada de una tarea a un
  punto de entrada declarado en otra tarea
• Se declara un punto de entrada en la
  especificación de una tarea de la misma manera
  que se declara un procedimiento en la
  especificación de un paquete

task EJEMPLO is entry SIN_PARAMETROS entry
CON_PARAMETROS(Ain INTEGERBout FLOAT Cin out
BOOLEAN) private entry ..... end EJEMPLO
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Puntos de entrada

• Un punto de entrada puede tener parámetros in,
  out e in out
• Los parámetros son el medio para el intercambio
  de información entre las tareas que se den en la
  cita
• Si en la declaración de un punto de entrada no
  hay parámetros significa que estamos utilizando
  el punto de entrada únicamente para
  sincronización entre tareas

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Sentencias accept

• Las sentencias que se ejecutarán durante una cita
  se describen mediante las sentencias accept
  correspondientes
• Las sentencias accept se encuentran en el cuerpo
  de la tarea que contiene la declaración del punto
  de entrada correspondiente

task body EJEMPLO is begin ... accept
SIN_PARAMETROS do --conjunto de sentencias
que se ejecutarán en la cita
--correspondiente al punto de entrada
SIN_PARAMETROS exception end
SIN_PARAMETROS ... accept
CON_PARAMETROS(Ain INTEGERBout FLOATCin out
BOOLEAN) do --conjunto de sentencias que se
ejecutarán en la cita --correspondiente al
punto de entrada CON_PARAMETROS end
CON_PARAMETROS end A
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Vista completa
task EJEMPLO is entry SIN_PARAMETROS entry
CON_PARAMETROS(Ain INTEGERBout FLOAT Cin out
BOOLEAN) end EJEMPLO task body EJEMPLO
is begin ... accept SIN_PARAMETROS do
--conjunto de sentencias que se ejecutarán en la
cita --correspondiente al punto de entrada
SIN_PARAMETROS end SIN_PARAMETROS ...
accept CON_PARAMETROS(Ain INTEGERBout
FLOATCin out BOOLEAN) do --conjunto de
sentencias que se ejecutarán en la cita
--correspondiente al punto de entrada
CON_PARAMETROS end CON_PARAMETROS ... end
A
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Llamada a un punto de entrada

• Se llama a un punto de entrada de la misma forma
  que a un procedimiento

... EJEMPLO.SIN_PARAMETROS ... EJEMPLO.CON_PARAME
TROS(a,b,c) ...
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La cita o rendes-vous
task PEON is entry PREPARAR_MEZCLA(cantidadin
INTEGER) end PEON task body PEON is begin
loop --Peón haciendo otros trabajos
... accept PREPARAR_MEZCLA(cantidad in
INTEGER) do --prepara la mezcla
... -mezcla preparada end
PREPARAR_MEZCLA end loop end PEON
task ALBAÑIL task body ALBAÑIL is cantidad
integer begin loop --Trabajando
... PEON.PREPARAR_MEZCLA(cantidad)
... end loop end ALBAÑIL
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Atributo COUNT

• El atributo ECOUNT da el número de tareas que
  están en un momento determinado en la cola del
  punto de entrada E
• OJO al uso del atributo COUNT en las guardas !
• Da el número de tareas encoladas en el momento en
  que la guarda se evalúa, y este puede cambiar
  antes de que se acepte la cita

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Temporización

• delay segundos
• Suspende la tarea al menos segundos segundos
• Si segundoslt0, no tiene efecto
• segundos Tipo Duration (coma fija)
• Rango de valores
• Depende de la implementación
• Garantizan
• Precisión (Durationsmall) no por encima de 20
  milisegundos
• Rango al menos 86_400.0 a 86_400.0 (segundos de
  un día)

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Temporización

• delay until tiempo
• Tiempo Tipo Time
• Fecha
• Hora (segundos transcurridos desde la media
  noche)
• Más operaciones
• paquete Ada.Calendar
• paquete Ada.Real_Time

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Ada.Calendar
package Ada.Calendar is type Time is private
subtype Year_Number is integer range
1901..2099 subtype Month_Number is integer
range 1..12 subtype Day_Number is integer
range 1..31 subtype Day_Duration is duration
range 0.0..86_400.0 function Clock return
Time function Year(DateTime) return
Year_Number function Month(DateTime) return
Month_Number function Day(DateTime) return
Day_Number function Second(DateTime) return
Day_Duration procedure Split(Date in Time
Year out Year_Number
Month out Month_Number
Day out Day_Number Seconds
out Day_Duration)
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Ada.Calendar
function Time_Of(Year Year_Number
Month Month_Number Day
Day_Number Seconds
Day_Duration) return Time function (Left
TimeRight Duration) return Time function
(Left Duration Right Time) return Time
function -(Left TimeRight Duration) return
Time function -(Left Time Right Time)
return Duration funciton lt(Left,Right Time)
return Boolean function lt(Left,Right Time)
return Boolean function gt(Left,Right Time)
return Boolean function gt(Left,Right Time)
return Boolean Time_Error exception
private --implementation dependent end
Ada.Calendar
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Sentencia Select
select accept A(X out item) do
--sentencias end --más sentencias or
accept B(Xin item) do --sentencias
end --más sentencias or ... end select
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Sentencia Select (con guardas)

• OJO! No es seguro que una guarda esté todavía a
  cierto cuando se realice la cita correspondiente
• Si todas las guardas son falsas se eleva la
  excepción PROGRAM_ERROR
• Si una guarda no existe se considera como cierta

select when condicion gt accept A(X out
item) do --sentencias end --más
sentencias or when condicion gt accept
B(Xin item) do --sentencias end
--más sentencias or ... end select
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Sentencia Select (con delay)
select when condicion gt accept A(X out
item) do --sentencias end --más
sentencias or ... or ... or when
condicion gt delay 10MINUTOS end select
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Sentencia Select (con else)

• Una sentencia select no puede tener una rama
  else y otra delay (aunque la rama else si puede
  empezar con una sentencia delay)
• Las sentencias accept pueden ir guardadas salvo
  la rama else

select when condicion gt accept A(X out
item) do --sentencias end --más
sentencias or ... or ... else
--sentencias end select
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Llamada temporizada

• La sentencia select sólo puede tener una llamada
  a un punto de entrada y sin guarda

select Peon.Preparar_Mezcla(cantidad) or
delay 1MINUTE --HAGO OTRAS COSAS Y ME OLVIDO
--DE LA MEZCLA end select
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Llamada condicional

• La sentencia select sólo puede tener una llamada
  a un punto de entrada y sin guarda

select Peon.Preparar_Mezcla(cantidad) else
--HAGO OTRAS COSAS Y ME OLVIDO --DE LA
MEZCLA end select
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Tipos Tarea
procedure principal is task type T is
--especificación entry E(...) end T
task body T is --cuerpo end T XT
vector array(1..10) of T type REC is
record CTT ... end record
YREC type REF_T is access T RX
REF_T --otras declaraciones begin X.E(...)
vector(I).E(...) Y.CT.E(...) RXnew T
RX.E(...) end principal
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Dependencia y terminación

• Una unidad no puede acabar hasta que todas las
  tareas dependientes de ella hayan terminado
• Toda tarea depende de una unidad
• Bloque, subprograma o cuerpo de tarea que la
  engloba y dentro del cual se declara, salvo
• Declaración de tareas en paquetes
• Tareas creadas con el operador new

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Dependencia

• Declaración de tareas en paquetes
• Dependerán del bloque, subprograma o cuerpo de
  tarea donde se declare el paquete
• Tareas creadas con el operador new
• Dependerán del bloque, subprograma o cuerpo de
  tarea donde se declaró el tipo acceso

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Terminación
task type progenitora task body progenitora is
task type T task body T is loop
--cuerpo end loop end T tareaT begin
... end progenitora

• Cuándo termina la tarea progenitora ?
• Select con alternativa terminate

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Terminación

• Se toma la alternativa terminate si la unidad de
  la que la tarea depende ha llegado al final, y
  por tanto, está completada
• y además todas las tareas hermanas y tareas
  dependientes han terminado o pueden análogamente
  seleccionar una alternativa terminate

select ... or ... or terminate end select

• Puede estar guardada, pero no puede aparecer en
  una sentencia select que tenga una alternativa
  delay o else

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Terminación

• La selección de una sentencia alternativa
  terminate se entiende como una terminación normal
• La tarea controla la situación y termina
  voluntariamente
• La sentencia abort termina una o más tareas
  incondicionalmente

38
Terminación

• Si se aborta una tarea, entonces todas las tareas
  que dependen de ella, o de un subprograma o
  bloque llamados en ese momento por ella, se
  abortan también

39
Terminación

• Situaciones
• Tarea suspendida
• No suspendida
• Caso especial Se intenta abortar una tarea
  durante una cita
• tarea llamada -gt TASKING_ERROR
• tarea llamante -gt se completa la cita (la tarea
  permanece en un estado anormal y solo cuando se
  completa la cita, la tarea se completa
  debidamente)

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Estado de una tarea

• TTERMINATED
• Cierto si T ha terminado
• TCALLABLE
• Cierto a menos que la tarea se haya completado o
  terminado o se encuentre en un estado anormal
  pendiente de que la aborten

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TASKING_ERROR

• Error durante la activación de alguna tarea
• TASKING _ERRROR en la unidad progenitora
• Aborta una tarea llamada durante una cita
• TASKING_ERROR en la tarea llamante
• Tareas encoladas en puntos de entrada de una
  tarea servidora que es abortada
• TASKING_ERROR en las tareas encoladas

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Otras situaciones de error

• Si se produce una excepción durante una cita en
  la tarea llamada y no se maneja dicha excepción
  en el accept correspondiente, se propaga la
  excepción en ambas tareas
• Si una tarea no maneja una excepción de ninguna
  manera, se abandona la tarea y se pierde la
  excepción

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Objetos protegidos
protected type OBJETO is function XXX(params)
return tipo procedure YYY(params) entry
ZZZ(params) private --datos privados --otras
funciones, procedimientos y --puntos de
entrada privados end OBJETO protected body
OBJETO is --cuerpo (implementación) --A
diferencia de los paquetes y tareas --en esta
parte no se pueden declarar --datos end OBJETO
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Discriminantes
protected type OBJETO(tamañointeger100) is
... end OBJETO protected body OBJETO is
... end OBJETO
task type T(tamañointeger100) is ... end
T task body T is ... end T
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Objetos protegidos (OP)

• Los objetos protegidos garantizan exclusión mutua
  en las diferentes llamadas a sus operaciones
  protegidas (funciones, procedimientos, puntos de
  entrada)
• Funciones sólo tienen permiso de lectura sobre
  los datos privados
• Acceso concurrente a un objeto protegido

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Operaciones protegidas
protected body OBJETO is procedure YYY(...) is
--declaraciones begin ... end YYY
function XXX return tipo begin ... end
XXX entry ZZZ(...) when condicion is begin
... end ZZZ end OBJETO
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Acceso a objetos protegidos
Tareas esperando fuera del OP
Tareas esperando en las barreras asociadas a los
puntos de entrada
Una tarea dentro del OP
entry 1
. . .
entry N
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Condiciones barrera

• Uso del atributo COUNT
• Llamadas temporizadas y condicionales
• Tareas
• Problemas puede ocurrir que entre la evaluación
  de la condición y la cita, la condición haya
  cambiado
• Objetos protegidos
• No es posible estas situaciones erróneas
• La operación de quitar una tarea de una cola es
  una operación protegida. Por tanto, esto
  provocará que se reevalúen las condiciones

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Requeue

• requeue punto de entrada
• Encola una tarea en un punto de entrada de
• la misma tarea
• otra tarea
• un objeto protegido
• Pasa implícitamente los parámetros de la llamada
  original
• No pueden pasarse parámetros explícitamente
• No se puede abortar a una tarea que realice un
  operación requeue, salvo
• requeue punto de entrada with abort

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Ejemplo
protected Event is entry wait entry
signal private entry reset
OcurredbooleanFalse end Event protected
body Event is entry wait when Ocurred is
begin null end wait
entry signal when True is begin if
waitcountgt0 then OcurredTrue
Requeue reset end if end signal
entry reset when waitcount0 is begin
OcurredFalse end reset end Event
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Excepciones

• Una excepción durante una operación protegida no
  manejada localmente se propaga a la tarea llamada

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Select asíncrono(Asyncronous Transfer Control-
ATC)

• Permite abandonar una actividad bajo determinadas
  circunstancias, pudiéndose ejecutar en ese caso
  un conjunto alternativo se sentencias

select --delay 5.0 --o Llamada a un punto de
entrada --sentencias alternativas then abort
--otras sentencias end select
Sentencias alternativas
1
Parte que se puede abortar
2
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Ejemplo cálculo iterativo
protected Result is procedure Set_Estimate(Xin
Data) function Get_Estimate return
Data private The_EstimateData end
protected Trigger is entry wait procedure
signal private FlagBooleanFalse end
Tarea esclava
Tarea controladora
... select Trigger.wait then abort --Obtener
una estimación nueva_est Result.Set_Estimate(nue
va_est) end select ...
... Trigger.signal Final_AnswerResult.Get_Estim
ate ...
54
Familia de puntos de entradas. Tareas
type peticion is integer range 1..3 task
Servidor is entry Sevir(peticion)(params) end
Servidor task body Servidor is begin loop
select when guarda1 gt accept
Servir(1)(params) do ... end
Servir or when guarda2 gt accept
Servir(2)(params) do ... end
Servir or
when guarda3 gt accept
Servir(3)(params) do ... end
Servir end select end loop end Servidor

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Familia de puntos de entradas. Tareas
type peticion is integer range 1..3 task
Servidor is entry Sevir(peticion)(params) end
Servidor task body Servidor is begin loop
for P in peticion loop select
accept Servir(p)(params) do ...
end Servir exit else
null end select end loop end
loop end Servidor
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Familia de puntos de entradas. Objetos protegidos
type peticion is integer range 1..3 protected
Servidor is entry Sevir(peticion)(params) end
Servidor protected body Servidor is function
Condicion(Ppeticion) return boolean is begin
... end Condicion entry Servir(for P in
peticion)(params) when Condicion(P) is begin
Accion(params) end Servir end Servidor