MAMMUT

In diesem Buch wird eine Schnittstelle vorgestellt, die sowohl für die Freigabe von Speicher als auch für den Zugriff auf einen möglicherweise virtuellen gemeinsamen Speicher benutzt werden kann. Diese Schnittstelle ist Grundlage des Computeralgebra-Systems MuPAD.

Viele moderne Programmiersprachen und insbesondere alle Computeralgebra-Systeme entheben den Programmierer von der Aufgabe der Deallokation nicht mehr benötigten Speichers. Für den Programmierer ist es auch unmöglich zu wissen, wann ein Speicherbereich wirklich freigegeben werden muß, wenn dieser von verschiedenen, sich dynamisch ändernden Stellen aus benötigt wird. Beim Programmieren ist deshalb eine Schnittstelle unverzichtbar, die dem Benutzer die Aufgabe abnimmt zu entscheiden, wann ein Speicherbereich wirklich freigegeben werden kann. Eine solche Schnittstelle nennt man Garbage Kollektor oder einfach Kollektor. Es wird immer Probleme geben, für die die Leistung eines einzelnen Rechners nicht ausreicht. Eine natürliche Methode, sowohl die Rechenleistung als auch den zur Verfügung stehenden Speicher zu erhöhen, ist die Benutzung von parallelen und verteilten Rechnern. Insbesondere verteilte Rechner haben den Vorteil, daß sich ihre Rechenleistung und der benutzbare Speicher beinahe beliebig skalieren läßt. Bei der Lösung sehr speicherplatzintensiver Probleme sollte möglichst das mehrmalige Speichern von Daten auch auf verteilten Rechnern vermieden werden. Dies bedeutet, daß von allen verteilten Rechnern eine Art gemeinsamer Speicher benutzt werden muß. In diesem Buch wird eine Schnittstelle vorgestellt, die sowohl für die Freigabe von Speicher als auch für den Zugriff auf einen möglicherweise virtuellen gemeinsamen Speicher benutzt werden kann. Diese Schnittstelle ist Grundlage des Computeralgebra-Systems MuPAD. Inhalt Einleitung - Grundlagen der Garbage Collection - Die MAMMUT-Schnittstelle intuitiv - Porgrammbeispiele - Die Speicherverwaltung MAMMUT - Tabellen der Funktionen - Existierende Implementationen - Literaturverzeichnis - Index

Inhalt

1. Einleitung.- 2 Grundlagen der Garbage Collection.- 2.1 Grundkonzept.- 2.2 Zwei-Phasen-Abstraktion.- 2.3 Zellen-Repräsentation.- 2.4 Verschieben von Zellen.- 2.5 Referenzzähl-Kollektor.- 2.6 Mark-Sweep-Kollektor.- 2.7 Mark-Compact-Kollektor.- 2.8 Copying Kollektor.- 2.9 Mostly-copying Kollektoren.- 2.10 Non-Copying Implicit Kollektor.- 2.11 Generational Kollektor.- 2.12 Inkrementelle und nebenläufige Kollektoren.- 2.13 Kollektoren für multi-threaded Mutatoren.- 2.14 Verteilte Kollektoren.- 2.15 Finalization.- 3 Die MAMMUT-Schnittstelle intuitiv.- 3.1 Einführung.- 3.2 MAMMUT-Zellen.- 3.3 Initialisierung von MAMMUT.- 3.4 Allokation.- 3.5 Freigabe.- 3.6 Größenveränderung.- 3.7 Vergleichen und Kopieren.- 3.8 Zugriff auf den Inhalt.- 3.9 Zugriff auf Statusinformationen.- 3.10 Kommunikation mit anderen Prozessen.- 3.11 Definition des Root Sets.- 4 Programmbeispiele.- 4.1 Initialisierung eines Strings.- 4.2 Ersetzen in einem Baum.- 4.3 Ausführen einer Task.- 5 Die Speicherverwaltung MAMMUT.- 5.1 Formalisierung eines Zustandes.- 5.2 Die Variablen der Speicherverwaltung.- 5.3 Invarianten.- 5.4 Funktionen in alphabetischer Reihenfolge.- A Tabellen der Funktionen.- B Existierende Implementationen.- B.1 Gemeinsamkeiten der Referenzzähl-Versionen.- B.2 Debug-Version.- B.2.1 Verwendete Filenamen.- B.2.2 Die Option MMMDACTIV.- B.2.3 Die Option MMMMOVE.- B.2.4 Die Option MMMDEBUG.- B.3 Parallele Version.- B.3.1 Zugrundeliegendes Modell.- B.3.2 Verwendete Filenamen.- B.3.3 Implementation als Makro.- B.3.4 Implementation der S-Zeiger.- B.3.5 Allokieren und Freigeben.- B.3.6 Schnittstelle nach unten.- B.3.7 Portierung der Speicherverwaltung.- B.3.8 Probleme mit Referenzzählern.- B.3.9 Das Initialisierungsfile.- B.4 Automatische Version.- B.4.1 Implementation der S-Zeiger.-B.4.2 Allokation von S-Zeigern.- B.4.3 Kopieren und Freigeben von S-Zeigern.- B.4.4 Verändern von S-Zeigern.- B.4.5 Zugriff auf S-Zeiger.- B.4.6 Unverschiebbare Zellen.- B.4.7 Generational Garbage Kollektoren.- B.5 Verteilte Version.- B.5.1 Zugrundeliegende Funktionalität.- B.5.2 Implementation von S-Zeigern.- B.5.3 Anforderung und Freigabe von S-Zeigern.- B.5.4 Zugriff auf S-Zeiger.- B.5.5 Inaktivieren von S-Zeigern.- B.5.6 Test auf Gleichheit.- B.6 Implemenation gemeinsamer Variablen.