Exemple de coopération entre processus

    Pour remédier à cet inconvénient ont été inventées les entrées/sorties tamponnées. Le principe consiste à charger (si possible) par anticipation les données à lire, et à stocker provisoirement les résultats sur un support mémoire d'accès rapide, dans un tampon (buffer). Le support mémoire le plus rapide est la mémoire principale, dont le coût limite cependant la taille. Le support disque, moins rapide, est aussi beaucoup moins onéreux, et permet l'utilisation de tampons de très grandes tailles. Nous allons analyser ici le principe d'une sortie tamponnée sur disque :

     Elle met en œuvre différentes activités parallèles et indépendantes, qui doivent cependant être synchronisées. Supposons que l'utilisateur dispose dans son langage de programmation d'une procédure Imprimer permettant d'envoyer UneLigne (suite de caractères soit de longueur fixe, soit terminée par un "drapeau") sur une imprimante. En fait, cette procédure appelle une fonction du système d'exploitation (SVC) qui stocke provisoirement le contenu de la mémoire à partir de l'adresse UneLigne dans un tampon en mémoire principale, que nous appellerons TamponEcrit. Dès que possible (les transferts entre la mémoire et le disque sont plus lents que les écritures en mémoire), l'activité 1 transfère les données sur disque, dans le tampon. A l'autre extrémité de la chaîne, l'activité 3 transfère les données du tampon TamponImprim vers l'imprimante, au rythme de celle-ci. Dès que de la place a été libérée dans ce tampon, l'activité 2 le recharge à partir du disque. Les trois activités 1, 2 et 3 transfèrent en parallèle des données entre la mémoire, le disque et l'imprimante au moyen de canaux de commande. Un canal de commande est un processeur indépendant piloté par un programme de canal situé en mémoire principale. Le système d'exploitation initialise une opération d'entrée/sortie en envoyant une commande spéciale au canal de commande qui lui indique où se trouve le programme de canal et qui en lance l'exécution. La suite du transfert des données est effectuée par le canal, indépendamment du processeur central qui peut reprendre une autre activité. La fin d'un transfert est signalée par le canal au moyen d'une interruption, qui provoque le déclenchement du traitant d'interruption. Les trois activités sont appelées respectivement EcritureDisque, LectureDisque et EcritureImprimante. Le prédicat Actif(Activite) indique l'état de l'Activite passée en paramètre. Les prédicats Plein(UnTampon) et Vide(UnTampon) indiquent l'état de UnTampon passé en paramètre. On peut donner de la fonction système Imprimer(UneLigne) la description suivante :
 

procedure Imprimer (UneLigne); debut     si Plein (TamponEcrit)     alors         si non Actif (EcritureDisque) et non Plein (TamponDisque)         alors             PreparerEcritureDisque;  //   relancer (1)         finsi;         Attendre;     finsi;     Copier (UneLigne, TamponEcrit);     si non Actif (EcritureDisque)     alors         PreparerEcritureDisque;      //   relancer (1)     finsi; fin Imprimer;

    Cet algorithme mérite plusieurs commentaires :

• si TamponEcrit est plein, la procédure doit être suspendue. Le processus de l'utilisateur est alors bloqué jusqu'à ce que l'opération puisse être réalisée. Avant de suspendre cette activité, il faut essayer de débloquer la situation. Pour cela, il faut vider TamponEcrit en amorçant un transfert de la mémoire vers TamponDisque, à condition que TamponDisque ne soit lui-même pas plein, et que EcritureDisque ne soit pas en activité. Si EcritureDisque est en activité, elle signalera sa fin par une interruption qui réveillera le processus utilisateur. Il sera alors certain qu'il y aura de la place dans le tampon. Si EcritureDisque n'est pas en activité, il faut effectuer PreparerEcritureDisque qui prépare le canal. En sortant de cette instruction, l'écriture sur disque n'est pas achevée, il faut donc de nouveau suspendre le processus.
• l'instruction Attendre consiste en réalité à modifier le PSW, en mettant l'activité à l'état ATTENTE et l'adresse à la valeur courante du compteur ordinal. Lorsque ce PSW sera rechargé, la procédure Imprimer recommencera là où elle aura été arrêtée.
• la procédure Copier transfère dans le TamponEcrit le contenu de la mémoire à partir de l'adresse UneLigne. A la sortie de cette procédure, la copie est finie. Il y a donc des données dans TamponEcrit. Elles doivent y rester le moins longtemps possible. Si EcritureDisque n'est pas active, il faut relancer un nouveau transfert.

• puisque des données ont été écrites sur le disque, il faut libérer le plus vite possible TamponDisque en relançant l'activité LectureDisque. Pour cela il faut qu'elle ne soit pas déjà en activité et que la zone de destination (TamponImprim) ne soit pas pleine.
• tant qu'il reste de la place dans TamponDisque et des données stockées dans TamponEcrit, il faut relancer un nouveau transfert vers le disque.
• la procédure Imprimer était peut-être bloquée à cause d'un TamponEcrit plein. Si tel est le cas, il faut la relancer. Cela est obtenu symboliquement par Reprendre(Imprimer), en pratique en rechargeant le PSW précédemment modifié. Il va de soi que cette action ne peut être que la dernière du traitant d'interruption, puisqu'il provoque une commutation de contexte.

    Enfin, la procédure TraiterInterruptionEcritureImprimante ci-dessous, correspond au traitement d'une interruption en provenance du pilote de l'imprimante, lorsque le buffer TamponImprim a été vidé.
 

procedure TraiterInterruptionEcritureImprimante // fin de (3) debut     si non Actif (LectureDisque) et non Vide (TamponDisque)     alors         PreparerLectureDisque;                  // relancer (2)     finsi;     si non Vide (TamponImprim)     alors         LancerImpressionLigne):                 // relancer (3)     finsi; fin TraiterInterruptionEcritureImprimante;