--- title: 'Eşzamanlılık Modelleri' source: 'https://academia.sh/tr/kurslar/isletim-sistemi-kavramlari/eszamanlilik-modelleri' course: 'İşletim Sistemi Kavramları' language: tr updated: '2026-08-17T18:08:17+00:00' license: 'CC BY-SA 4.0' --- # Eşzamanlılık Modelleri İş parçacığı, olay döngüsü ve ileti geçişi modellerinin aynı iş yükünde süre, boş çekirdek adımı ve doğruluk güvencesi bakımından karşılaştırılması. Dört ders boyunca tek bir eşzamanlılık modeli kullanıldı: paylaşılan belleğe erişen iş parçacıkları ve onları koruyan kilitler. Bu modelin bedeli artık sayılı — çekişme sekiz iş parçacığında 252 bekleme adımı, dört kilitli üç iş parçacığında 0,4074 kilitlenme oranı, iki çekirdekte 18 yanlış serpiştirme. Bu bedellerin hepsinin **tek bir ortak kaynağı** var: paylaşılan değiştirilebilir durum. Kaldırılırsa hepsi birden kalkar. Bu ders paylaşılan durumu kaldıran ya da erişimini yapısal olarak sıralayan iki modeli ekler ve üçünü **aynı iş yükünde** sayar. ## Üç Model **İş parçacığı modeli.** Paylaşılan adres uzayı, önalımlı çizelgeleme, kilitle korunan kritik bölgeler. Buraya kadar ölçülen model budur. **Olay döngüsü modeli.** Tek iş parçacığı, önalımsız yürütme, **sonuna kadar çalışma**. Bekleme işi engellemez; iş bittiğinde sıradaki alınır. Bu model **Eşzamansız JavaScript ve Çalışma Zamanı** kursunda ayrıntısıyla kuruldu ve ölçüldü; olay döngüsünün kuyruk kuralı, mikro görev ayrımı ve engelleyen işin sonuçları **burada tekrarlanmaz**. Bu ders onu yalnız **üç modelden biri** olarak alır. **İleti geçişi modeli.** Yalıtılmış durum, paylaşım yok, iletişim yalnız kopyalanan iletilerle. Durum paylaşılmadığı için kilit de gerekmez. Üç model aynı çizelgeleyicinin üç ayarıdır ve bu, karşılaştırmayı anlamlı kılan şeydir. **EZ26.** İş parçacığı modeli: önalımlı, dilim 4, tek çekirdek, bağlam bedeli 2. **EZ27.** Olay döngüsü modeli: önalımsız, tek çekirdek, bağlam bedeli **0** — geçiş bir adres uzayı değişimi değil, bir sıradaki işe geçiştir. **EZ28.** İleti geçişi modeli: yalıtılmış durum, dört çekirdek, bağlam bedeli 2. **EZ29.** İleti kopyalama bedeli bu tanımda **modellenmemiştir** ve ölçülmemiş sayılır. **EZ30.** Üç model **aynı iş listesini** yürütür; iş yükü özdeştir. ```python TOHUM = 20260218 SUREC_SAYISI = 5 ADIM_SAYISI = 12 BEKLEME_SURESI = 30 # bir girdi/cikti adimi kac zaman birimi surer BAGLAM_BEDELI = 2 # bir baglam degistirmenin bedeli (zaman birimi) SANAL_SAYFA = 16 def uretec(tohum): """Belirlenimci sozde-rastgele uretec. Ayni tohum ayni diziyi verir.""" d = tohum def sonraki(n): nonlocal d d = (d * 1103515245 + 12345) % 2147483648 return d % n return sonraki def is_yuku(tohum=TOHUM): r = uretec(tohum) isler = [] for i in range(SUREC_SAYISI): adimlar = [] for _ in range(ADIM_SAYISI): if r(10) < 3: adimlar.append(("BEKLE", BEKLEME_SURESI)) else: taban = (i * 3) % SANAL_SAYFA adimlar.append(("HESAP", (taban + r(4)) % SANAL_SAYFA)) isler.append({"ad": f"S{i+1}", "adim": adimlar, "oncelik": 1 + r(3), "varis": i * 4}) return isler SONSUZ = 10**9 def cizelgele(isler, yordam="sirayla", dilim=4, cekirdek=1, baglam_bedeli=BAGLAM_BEDELI): """Her zaman biriminde her cekirdek en cok bir adim yurutur.""" durum = [{"ad": i["ad"], "adim": list(i["adim"]), "yer": 0, "varis": i["varis"], "hazir": i["varis"], "kullanim": 0, "bitis": None, "oncelik": i["oncelik"]} for i in isler] pay_siniri = SONSUZ if yordam == "sirayla" else dilim cekirdekler = [{"surec": None, "onceki": None, "pay": 0, "engel": 0} for _ in range(cekirdek)] t, baglam, bos_adim = 0, 0, 0 def bitmedi(d): return d["yer"] < len(d["adim"]) while any(bitmedi(d) for d in durum) or any(d["bitis"] is None or d["bitis"] > t for d in durum): for c in cekirdekler: # birakma d = c["surec"] if d is not None and (not bitmedi(d) or d["hazir"] > t or c["pay"] >= pay_siniri): c["surec"] = None for c in cekirdekler: # atama if c["engel"] or c["surec"] is not None: continue tutulan = [x["surec"] for x in cekirdekler if x["surec"] is not None] hazir = [d for d in durum if bitmedi(d) and d["hazir"] <= t and d not in tutulan] if not hazir: continue if yordam == "oncelikli": sec = min(hazir, key=lambda d: (-d["oncelik"], d["hazir"], d["ad"])) elif yordam == "adil": sec = min(hazir, key=lambda d: (d["kullanim"], d["hazir"], d["ad"])) else: sec = min(hazir, key=lambda d: (d["hazir"], d["ad"])) if c["onceki"] is not None and c["onceki"] is not sec: baglam += 1 c["engel"] = baglam_bedeli c["surec"] = sec c["onceki"] = sec c["pay"] = 0 for c in cekirdekler: # yurutme if c["engel"]: c["engel"] -= 1 continue d = c["surec"] if d is None: bos_adim += 1 continue tur, deger = d["adim"][d["yer"]] if tur == "BEKLE": d["yer"] += 1 d["hazir"] = t + deger c["surec"] = None bos_adim += 1 if not bitmedi(d): d["bitis"] = t + deger else: d["yer"] += 1 d["kullanim"] += 1 d["hazir"] = t + 1 c["pay"] += 1 if not bitmedi(d): d["bitis"] = t + 1 c["surec"] = None t += 1 for d, i in zip(durum, isler): gc = sum(v for tur, v in i["adim"] if tur == "BEKLE") d["bekleme"] = d["bitis"] - d["varis"] - d["kullanim"] - gc return {"sure": t, "baglam": baglam, "bos_cekirdek_adimi": bos_adim, "toplam_is": sum(d["kullanim"] for d in durum), "ortalama_tamamlanma": round(sum(d["bitis"] - d["varis"] for d in durum) / len(durum), 2), "ortalama_bekleme": round(sum(d["bekleme"] for d in durum) / len(durum), 2), "bitis": {d["ad"]: d["bitis"] for d in durum}} MODELLER = (("is parcacigi", dict(yordam="dilimli", dilim=4, cekirdek=1, baglam_bedeli=2)), ("olay dongusu", dict(yordam="sirayla", cekirdek=1, baglam_bedeli=0)), ("ileti gecisi", dict(yordam="dilimli", dilim=4, cekirdek=4, baglam_bedeli=2))) for k, tohum in enumerate((20260218, 20260219)): if k: print() ISLER = is_yuku(tohum) hesap = sum(1 for i in ISLER for t, _ in i["adim"] if t == "HESAP") print(f"is yuku {tohum}: {hesap} hesap adimi , " f"{SUREC_SAYISI * ADIM_SAYISI - hesap} bekleme adimi") print(" model sure baglam bos cekirdek ort.tamamlanma ort.bekleme") for ad, ayar in MODELLER: s = cizelgele(ISLER, **ayar) print(f" {ad:12s} {s['sure']:4d} {s['baglam']:6d} {s['bos_cekirdek_adimi']:12d}" f" {s['ortalama_tamamlanma']:14.2f} {s['ortalama_bekleme']:11.2f}") ``` ``` is yuku 20260218: 39 hesap adimi , 21 bekleme adimi model sure baglam bos cekirdek ort.tamamlanma ort.bekleme is parcacigi 197 25 108 153.80 20.00 olay dongusu 178 22 139 137.20 3.40 ileti gecisi 179 19 639 141.40 7.60 is yuku 20260219: 46 hesap adimi , 14 bekleme adimi model sure baglam bos cekirdek ort.tamamlanma ort.bekleme is parcacigi 202 22 112 122.20 29.00 olay dongusu 177 14 131 98.00 4.80 ileti gecisi 175 12 630 98.00 4.80 ``` ## Tabloda Ne Duruyor En net sonuç, **iş parçacığı modelinin iki iş yükünde de en kötü süreyi vermesidir**: birincide **197**, ikincide **202**. Bu, ortak tanımın birinci okumasının bu derse düşen yüzüdür — önalımlı dilimleme adaleti süreyle ödetir ve bedel her iki iş bileşiminde de ayakta kalır. Olay döngüsü ile ileti geçişi arasındaki fark ise **ölçülemiyor**. Birinci iş yükünde 178'e karşı 179, yani **1 zaman birimi**; ikincisinde 177'ye karşı 175, yani **2 zaman birimi**. Bu iş yükünde ölçüm bandının alt sınırı bağlam bedeli kadardır, yani 2 zaman birimi. İlk fark bandın **altında** ve yorumlanamaz; ikincisi tam **sınırında** ve tek başına bir sıralama kurmaya yetmez. Bu iki modelin farkı süre sütununda değil, **boş çekirdek adımı** sütununda duruyor. Olay döngüsü birinci iş yükünde **139**, ileti geçişi **639** boş çekirdek adımı harcıyor. Aynı süreyi almak için ileti geçişi **dört çekirdek** kullanıyor; olay döngüsü **bir**. Süre eşit, kaynak dört buçuk katı. Sıralama iddiası kurulamaz, ama **bedel karşılaştırması kurulabilir**: bu iş yükünde ileti geçişinin dört çekirdeği bir süre kazancı üretmiyor. ## İş Yükü Bileşimi Neyi Değiştiriyor İki iş yükü aynı beş süreci farklı bileşimde taşıyor: birincisinde **39 hesap, 21 bekleme**; ikincisinde **46 hesap, 14 bekleme**. İkincisi daha hesap ağırlıklı. Hesap payı arttıkça ileti geçişi göreli olarak iyileşiyor: birinci iş yükünde olay döngüsünün 1 zaman birimi gerisindeyken, ikincisinde 2 zaman birimi önüne geçiyor. Yön beklenen yöndür — çekirdek eklemek hesabı paralelleştirir, beklemeyi paralelleştirmez. Ama **büyüklük ölçüm bandının sınırındadır** ve bu kursta böyle bir fark üstünlük iddiasına çevrilmez. Bağlam değiştirme sütunu daha net konuşuyor. İkinci iş yükünde iş parçacığı modeli **22**, olay döngüsü **14**, ileti geçişi **12** bağlam değiştirme üretiyor. Önalımın bedeli burada doğrudan görünür. Ortalama tamamlanma süresi de ayrışıyor: ikinci iş yükünde iş parçacığı modeli **122,20**, diğer ikisi **98,00**. Süre farkı ölçülemezken tekil işlerin bitiş süresi ölçülebilir biçimde ayrılıyor — **hangi ölçütün sorulduğu, hangi modelin kazandığını değiştirir.** ## Doğruluk Ekseni Süre tek eksen değil. Üç model, aynı paylaşılan sayaç sorusuna **üç ayrı güvence** verir. ```python def sayac_kosumu(desen: list[int]) -> int: sayac, yerel = 0, {0: None, 1: None} asama = {0: 0, 1: 0} for kim in desen: a = asama[kim] if a == 0: yerel[kim] = sayac elif a == 1: yerel[kim] = yerel[kim] + 1 else: sayac = yerel[kim] asama[kim] = a + 1 return sayac def serpistirmeler(a: int, b: int) -> list[list[int]]: if a == 0: return [[1] * b] if b == 0: return [[0] * a] return ([[0] + s for s in serpistirmeler(a - 1, b)] + [[1] + s for s in serpistirmeler(a, b - 1)]) def dilimli_serpistirmeler(adim: int, dilim: int) -> list[list[int]]: sonuc = [] def gez(kalan_a, kalan_b, kim, dizi): if not kalan_a and not kalan_b: sonuc.append(list(dizi)) return for yeni in (0, 1): kalan = kalan_a if yeni == 0 else kalan_b if not kalan: continue n = min(dilim, kalan) dizi.extend([yeni] * n) gez(kalan_a - n if yeni == 0 else kalan_a, kalan_b - n if yeni == 1 else kalan_b, yeni, dizi) del dizi[len(dizi) - n:] gez(adim, adim, None, []) ayri = [] for d in sonuc: if d not in ayri: ayri.append(d) return ayri print("model paylasilan durum kritik bolge bolunur erisilebilen yanlis") for ad, paylasim, bolunur in (("is parcacigi", "var", True), ("olay dongusu", "var", False), ("ileti gecisi", "yok", None)): if paylasim == "yok": # sayaci tek sahip degistirir , serpisme yoktur print(f" {ad:12s} {paylasim:16s} {'-':>20s} {'-':>12s} {'-':>6s}") continue kume = serpistirmeler(3, 3) if bolunur else dilimli_serpistirmeler(3, 3) yanlis = sum(1 for d in kume if sayac_kosumu(d) != 2) print(f" {ad:12s} {paylasim:16s} {str(bolunur):>20s} {len(kume):12d} {yanlis:6d}") ``` ``` model paylasilan durum kritik bolge bolunur erisilebilen yanlis is parcacigi var True 20 18 olay dongusu var False 2 0 ileti gecisi yok - - - ``` İş parçacığı modelinde kritik bölge bölünebilir; korunmazsa **20 serpiştirmenin 18'i** yanlış sonuç verir. Korunursa doğruluk gelir ve bedeli önceki derslerde sayıldı: dört iş parçacığında süre 29'dan 47'ye, bekleme 18'den 54'e çıkar. Olay döngüsü modelinde kritik bölge **bölünemez**: sonuna kadar çalışma kuralı, bir işin ortasında başka bir işin çalışmasını yapısal olarak yasaklar. Erişilebilen serpiştirme **2**, yanlış **0** ve bu, birinci dersteki dilim ayarından **türce** başkadır — orada koruma bir ayardı, burada modelin tanımıdır. Buna karşılık aynı kural bir sınır getirir: uzun bir hesap adımı bütün kuyruğu bekletir ve model tek çekirdeği aşamaz. İleti geçişi modelinde soru **sorulamaz**: sayacı tek bir sahip değiştirir, öbür taraf ileti gönderir. Paylaşılan değiştirilebilir durum olmadığı için kritik bölge de, kilit de, kilitlenme de, bellek görünürlüğü de yoktur. Bedeli, ölçülmeyen bir yerde durur — her iletide durumun **kopyalanması** (EZ29). ## Modeller Birbirini Dışlamaz Üç modelin aynı çizelgeleyicinin üç ayarı olması yalnız ölçüm kolaylığı değil, yapısal bir gözlemdir. Ayarlar birbirinden bağımsızdır ve karıştırılabilir. Bunun en görünür örneği tablodadır. Olay döngüsü ayarı tek çekirdeklidir; ileti geçişi ayarı dört çekirdeklidir ve durumu yalıtır. İkisini birleştirmek, **her çekirdekte bir olay döngüsü** çalıştırmak ve aralarında yalnız ileti göndermek demektir. Bu bileşim yeni bir model değildir; iki ayarın aynı anda seçilmesidir. Aynı biçimde, iş parçacığı modeli de yalıtımla birleştirilebilir: paylaşılan durum yalnız gerçekten paylaşılması gereken yerde bırakılır, geri kalanı iş parçacığına özel tutulur. Kritik bölge kısaldıkça çekişme düşer ve bu düşüşün ölçüsü ikinci derste alınmıştı — sekiz iş parçacığında kritik pay 0,50'den 0,05'e indiğinde süre 83'ten 20'ye iniyordu. Buradan çıkan kural şudur: **model bir bayrak değil, bir ayar kümesidir.** Sorulacak soru "hangi model" değil, "hangi durum paylaşılacak, önalım olacak mı, kaç çekirdek kullanılacak" sorularıdır. Her birinin bedeli bu konuda ayrı ayrı sayıldı. ## Model Seçimi Neyi Seçmektir | Model | Süre (39/21) | Süre (46/14) | Boş çekirdek | Doğruluk güvencesi | |---|---|---|---|---| | İş parçacığı | 197 | 202 | 108 / 112 | yok, kilitle kurulur | | Olay döngüsü | 178 | 177 | 139 / 131 | sonuna kadar çalışma | | İleti geçişi | 179 | 175 | 639 / 630 | paylaşım yok | Tablodan çıkarılabilecek tek genel sonuç, **iş parçacığı modelinin iki iş yükünde de en kötü süreyi verdiğidir**. Diğer iki model arasındaki fark, iki iş yükünde de ölçüm bandının içinde ya da sınırındadır; bu kursta böyle bir fark **ölçülmemiş sayılır**. Seçim bu yüzden süreyle yapılmaz. Seçilen şey **hangi bedelin ödeneceğidir**: iş parçacığı modelinde çekişme ve kilitlenme riski, olay döngüsünde tek çekirdek sınırı, ileti geçişinde kopyalama ve dört buçuk kat boş çekirdek adımı. ## Özet - Üç model aynı iş yükünde ölçüldüğünde iş parçacığı modeli iki iş yükünde de en kötü süreyi verir: 197 ve 202. - Olay döngüsü ile ileti geçişi arasındaki süre farkı 1 ve 2 zaman birimidir; ölçüm bandının altında ya da sınırındadır ve bir sıralama kurmaya yetmez. - Fark boş çekirdek adımında görünür: aynı süre için olay döngüsü 139, ileti geçişi 639 boş çekirdek adımı harcar. - Doğruluk güvenceleri türce farklıdır: iş parçacığı modelinde güvence yoktur ve kilitle kurulur; olay döngüsünde sonuna kadar çalışmadan gelir; ileti geçişinde paylaşım olmadığı için soru sorulamaz. - Hangi ölçütün sorulduğu kazananı değiştirir: ikinci iş yükünde süre farkı ölçülemezken ortalama tamamlanma 122,20'ye karşı 98,00 ile ayrışır. ## Sonraki Adım Bu konu, eşzamanlılığın bedelini üç eksende saydı: bekleme adımı, kilitlenme oranı ve erişilebilen serpiştirme kümesi. Hepsinde ortak varsayım, belleğin sınırsız ve erişimin bedelsiz olmasıydı — bir hesap adımı her zaman bir zaman birimi sürdü. Sonraki konu bu varsayımı kaldırır. Bellek sonludur, adres uzayı fizikselden büyüktür ve bir erişim diskten gelen bir sayfayı beklemek zorunda kalabilir. İlk ders bu iş yükünün ürettiği 39 erişimlik diziyi alıp 15 ayrı sanal sayfa üzerinde üç sayfa değiştirme yordamını süpürecek ve daha akıllı yordamın her zaman kazandırmadığını gösterecek.