Wanneer twee processors op hetzelfde moment toegang proberen te krijgen tot dezelfde locatie in het globale geheugen, ontstaat er een race condition komt voor. De uitkomst hangt volledig af van de geheugenarchitectuur van het systeem en hoe het omgaat met gelijktijdige toegang. Er zijn verschillende mogelijkheden:
* Ongedefinieerd gedrag: Dit is het worstcasescenario. Het resultaat van de geheugentoegang is onvoorspelbaar. Het schrijven van de ene processor kan die van de andere overschrijven, of delen van beide kunnen worden verweven, wat tot beschadigde gegevens kan leiden. Er is geen garantie dat de werking van de processor zal slagen of hoe de gegevens zullen worden beïnvloed. Dit komt vaak voor bij systemen zonder synchronisatiemechanismen voor geheugentoegang.
* Gegevenscorruptie: Het schrijven van de ene processor kan de gegevens overschrijven die door de andere processor zijn geschreven, wat resulteert in gegevensverlies of onjuiste waarden. Dit is een veel voorkomende uitkomst als er geen synchronisatie is.
* Willekeurig resultaat: De hardware of het besturingssysteem van het systeem kan ervoor kiezen de toegang van de ene processor te laten slagen en de andere te laten mislukken, of het kan de bewerkingen op een onverwachte manier combineren. Het resultaat is niet deterministisch.
* Arbitrage op hardwareniveau: Sommige architecturen kunnen hardwaremechanismen hebben (zoals een busarbiter) die prioriteit geven aan de ene processor boven de andere. Dit introduceert een niet-deterministisch element, aangezien de prioriteit kan variëren afhankelijk van verschillende factoren.
* Uitzondering/fout: Het systeem kan het conflict detecteren en een uitzondering of fout genereren, waardoor de uitvoering mogelijk wordt stopgezet of het programma crasht. Dit is echter niet gegarandeerd; veel systemen laten de raceconditie eenvoudigweg doorgaan zonder voorafgaande kennisgeving.
Om deze problemen te voorkomen, moeten programmeurs synchronisatiemechanismen gebruiken. Deze mechanismen dwingen de volgorde van geheugentoegang af, waardoor race-omstandigheden worden voorkomen. Voorbeelden zijn onder meer:
* Mutexen (wederzijdse uitsluiting): Slechts één processor kan de mutex tegelijkertijd vasthouden, waardoor gelijktijdige toegang tot gedeelde bronnen wordt voorkomen.
* Semaforen: Algemener dan mutexen, waardoor een complexere controle van de toegang tot gedeelde bronnen mogelijk is.
* Atomische operaties: Operaties die gegarandeerd atomair worden uitgevoerd (als een enkele, ondeelbare eenheid), waardoor gelijktijdige wijziging wordt voorkomen.
* Geheugenbarrières/hekken: Deze dwingen de volgorde van geheugenbewerkingen af en zorgen ervoor dat bepaalde bewerkingen worden voltooid voordat andere beginnen.
Kortom, gelijktijdige toegang tot dezelfde geheugenlocatie zonder goede synchronisatie is een ernstige programmeerfout die kan leiden tot onvoorspelbaar en onbetrouwbaar gedrag. Robuuste programmering met meerdere processors vereist een zorgvuldige afweging en implementatie van synchronisatietechnieken. |