CARNET - Arhiva 2021 Loomen

27.5.2020.

Prema Mooreovom zakonu (1965.), broj tranzistora koji se ugrađuju u procesor se udvostručuje svake godine. Problem je zagrijavanje tranzistora. Rješenje je ugradnja više procesora, odnosno jezgri u računalo. Kod više procesora svaki ima primjerice svoj cache dok kod višejezgrenih sve jezgre koriste zajednički cache.

Pokretanjem programa on se smješta u RAM, dio RAM-a alocira se i za podatke s kojima će program raditi (varijable). Program smješten u RAM ima i neka dodatna obilježja: vrijeme početka rada, vrijeme završetka,… te takav program zovemo proces.

Na istovremeno može biti pokrenuto više procesa. Procesor najčešće procese obrađuje kružnom podjelom vremena (Round Robin) koja se temelji na podjeli procesorskog vremena (Time Sharing).

Pri izvođenju procesa program izvodi instrukcijsku dretvu (thread), koja nije ista kao programski niz naredbi. Programske naredbe su one kako su zapisane u programu a instrukcijski thread su vremenski poredane naredbe, onako kako će dolaziti u procesor. Svaki proces ima jednu ili više dretvi koje se mogu izvoditi paralelno ili prividno paralelno.

Svi threadovi nekog procesa imaju zajednički memorijski prostor, za razliku od procesa gdje svaki proces ima svoj memorijski prostor.

Za rad s procesima koristit ćemo modul multithreading.

Funkcija cpu_count() vraća broj jezgri, odnosno procesa računala.

Primjer 1.

Provjerimo broj procesora (jezgri) računala.

Rješenje:

>>> from multiprocessing import *
>>> cpu_count()
8

Proces ćemo kreirati slično kao i je thread:

Process(target = ime_funkcije, args = (arg1, arg2,…))

Neke od metoda za rad s procesima su:

• join([t]) – čeka da završi proces, ako je postavljen parametar t proces će se ugasiti nakon isteka vremena t. Ovo zapravo kaže glavnom programu da na tom mjestu čeka dok svi programi ne završe te tek nakon toga da ide na sljedeći korak,
• start() – pokreće proces,
• is_alive() – vraća istinu ako je proces aktivan, inače vraća false,
• Terminate() – gasi proces,
• name – vraća ime procesa,
• pid – vraća ID procesa.

Primjer 2.

Prikažimo sve procese koji se izvode na računalu te njihove ID-eve.

Rješenje:

Task manager.

Funkcija curent_process() vraća objekt tipa Process, a koji predstavlja tekući proces.

Primjer 3:

Napišimo program koji će pokretati četiri procesa. Svaki proces prilikom svog pokretanja treba ispisati poruku: svoje ime i ID. Nadalje, proces treba zaustaviti na nekoliko (random) sekundi te ponovno ispisati ID procesa i vrijeme za koje je proces bio zaustavljen.

Rješenje (program multiprocessing1.py):

from multiprocessing import *
from time import *
from random import *

def f():
    p = current_process()
    print(f'ID: {p.pid} ime: {p.name}')
    t = randint(1, 10)
    sleep(t)
    print(f'Proces {p.pid} je završio nakon {t}s')
    return

if __name__ == '__main__':
    procesi = [Process(target = f) for i in range(4)]
    for p in procesi:
        p.start()
    for p in procesi:
        p.join()

Program se mora pokrenutu u naredbenom retku (cmd) jer proces ne može pisati u IDLE ali može pisati u komandni prompt.

Napomene uz zadatak:
Smisleno bi bilo u istoj petlji napraviti i start() i join() međutim to ne bi bilo dobro jer join() znači da program čeka s daljnjim operacijama sve dok se ne završi proces. To znači da bi nakon što se pokrene prvi proces i pozove join() program čekao da prvi proces završi te bi tek potom pokrenuo drugi proces i čekao da se on završi,….

from time import *

def prost(N): 
    for i in range(2, round(N ** 0.5 + 1)): 
        if N % i == 0: 
            return False 
    return True 

def prosti(a, b): 
    t = 0 
    for i in range(a, b): 
        if prost(i): 
            t += 1 
    return t 

if __name__ == '__main__': 
    a = 2 
    b = 1000001 
    poc = time() 
    print(prosti(a, b)) 
    kraj = time()
    print(f'{(kraj - poc):.5f}')

from multiprocessing import *
from time import *

def prost(N): 
    for i in range(2, round(N**0.5 + 1)): 
        if N % i == 0: 
            return False 
    return True 

def prosti(a, b): 
    t = 0 
    for i in range(a, b): 
        if prost(i): 
            t += 1 
    return t 

if __name__ == '__main__': 
    a = 2 
    b = 1000001 
    poc = time() 
    p1 = Process(target = prosti, args = (a, b // 2)) 
    p1.start()
    p2 = Process(target = prosti, args = (b // 2 + 1, b))
    p2.start() 
    p1.join() 
    p2.join() 
    kraj = time()
    print(f'{(kraj - poc):.5f}')