Редактирование: РОС, ответы на задачи
Материал из eSyr's wiki.
Внимание: Вы не представились системе. Ваш IP-адрес будет записан в историю изменений этой страницы.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Длина этой страницы составляет 44 килобайт. Страницы, размер которых приближается к 32 КБ или превышает это значение, могут неверно отображаться в некоторых браузерах. Пожалуйста, рассмотрите вариант разбиения страницы на меньшие части.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 12: | Строка 12: | ||
Видимо, при отсутствии таких механизмов, необходимо воспользоваться паравиртуализацией (эмуляция аппаратных средств + гипервизор (ОС)). | Видимо, при отсутствии таких механизмов, необходимо воспользоваться паравиртуализацией (эмуляция аппаратных средств + гипервизор (ОС)). | ||
- | Защита памяти --- защита оперативной памяти. Привилегированный режим необходим для защиты внешней памяти | + | Защита памяти --- защита оперативной памяти. Привилегированный режим необходим для защиты внешней памяти. |
== Тема 2 == | == Тема 2 == | ||
Строка 19: | Строка 19: | ||
Если в алгоритме Деккера ([http://en.wikipedia.org/wiki/Dekker%27s_algorithm enwiki]) не изменять значение переменной turn при выходе из критической секции, то каким требованиям он перестанет удовлетворять? Объясните, почему. | Если в алгоритме Деккера ([http://en.wikipedia.org/wiki/Dekker%27s_algorithm enwiki]) не изменять значение переменной turn при выходе из критической секции, то каким требованиям он перестанет удовлетворять? Объясните, почему. | ||
- | + | '''Ответ:''' | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
+ | Требованию конечного ожидания входа в критическую секцию --- после такой модификации один из процессов будет бесконечно долго ждать входа в критическую секцию. | ||
- | '''Ответ:''' | ||
- | |||
- | Требованию конечного ожидания входа в критическую секцию --- после такой модификации один из процессов будет бесконечно долго ждать входа в критическую секцию (starvation). | ||
=== Задача 2 (считающий семафор через двоичный) === | === Задача 2 (считающий семафор через двоичный) === | ||
Имеется механизм двоичных семафоров. Опираясь на него, реализуйте P-операцию и V-операцию для общего (считающего) семафора. | Имеется механизм двоичных семафоров. Опираясь на него, реализуйте P-операцию и V-операцию для общего (считающего) семафора. | ||
- | '''Ответ | + | '''Ответ:''' |
<pre> | <pre> | ||
- | int | + | struct CountingSemaphore { |
- | + | int val; | |
- | + | BinarySemaphore wait; // ждём здесь, чтобы ждать для S | |
- | + | BinarySemaphore mutex; // защищает val | |
- | + | ||
- | + | CountingSemaphore(int k) { | |
- | + | val = k; | |
- | + | wait = 0; | |
- | + | mutex = 1; | |
- | + | } | |
+ | void P(); | ||
+ | void V(); | ||
+ | } S; | ||
+ | |||
+ | void CountingSemaphore::P() { | ||
+ | S.mutex.P(); | ||
+ | if (S.val <= 0) { | ||
+ | S.val--; | ||
+ | S.mutex.V(); | ||
+ | S.wait.P(); | ||
+ | } | ||
+ | else { | ||
+ | S.val--; | ||
+ | S.mutex.V(); | ||
+ | } | ||
} | } | ||
- | + | ||
- | V( | + | void CountingSemaphore::V() { |
- | + | S.mutex.P(); | |
- | + | if (S.val < 0) | |
- | + | S.wait.V(); | |
+ | S.val++; | ||
+ | S.mutex.V(); | ||
} | } | ||
</pre> | </pre> | ||
Строка 75: | Строка 71: | ||
Semaphore wait = 1; // при помощи него мы будет реализовывать ожидание. | Semaphore wait = 1; // при помощи него мы будет реализовывать ожидание. | ||
- | P( | + | P(S) { |
- | + | P(wait); | |
- | + | P(access); | |
S = S – 1; | S = S – 1; | ||
- | If(S > 0) | + | If(S > 0) V(wait) |
- | + | V(access); | |
} | } | ||
- | V( | + | V(S) { |
- | + | P(access); | |
S++; | S++; | ||
- | If(S == 1) | + | If(S == 1) V(wait); |
- | + | V(access); | |
} | } | ||
</pre> | </pre> | ||
+ | |||
=== Задача 3 (события через двоичный семафор) === | === Задача 3 (события через двоичный семафор) === | ||
Строка 96: | Строка 93: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | BinarySemaphore sem; | + | BinarySemaphore sem; |
void event::POST() { | void event::POST() { | ||
Строка 107: | Строка 104: | ||
=== Задача 4 (двоичный семафор через TSL/прерывания) === | === Задача 4 (двоичный семафор через TSL/прерывания) === | ||
- | Имеется команда TSL и команда объявления прерывания указанному процессору. Опираясь на него, реализуйте на мультипроцессоре P-операцию и V-операцию для двоичного семафора | + | Имеется команда TSL и команда объявления прерывания указанному процессору. Опираясь на него, реализуйте на мультипроцессоре P-операцию и V-операцию для двоичного семафора. |
- | '''Ответ:''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
=== Задача 5 (верхняя релаксация) === | === Задача 5 (верхняя релаксация) === | ||
Строка 148: | Строка 112: | ||
float A[ L1 ][ L2 ]; | float A[ L1 ][ L2 ]; | ||
- | struct | + | struct condition s[ L1 ][ L2 ]; |
for ( i = 0; i < L1; i++) // Цикл 1 | for ( i = 0; i < L1; i++) // Цикл 1 | ||
Строка 177: | Строка 141: | ||
for ( j = 1; j < L2-1; j++) | for ( j = 1; j < L2-1; j++) | ||
A[ i ][ j ] = (A[ i-1 ][ j ] + A[ i+1 ][ j ] + A[ i ][ j-1 ] + A[ i ][ j+1 ]) / 4; | A[ i ][ j ] = (A[ i-1 ][ j ] + A[ i+1 ][ j ] + A[ i ][ j-1 ] + A[ i ][ j+1 ]) / 4; | ||
- | |||
- | <s>Нет, события использованы неправильно, так как забыли назначить посчитанным первый столбец: | ||
- | |||
- | for ( i = 0; i < L1; i++) // Это надо вставить до начала | ||
- | post( s[ i ][ 0 ]) // основного цикла | ||
- | |||
- | Т.е. конечный вариант: | ||
- | </s> | ||
- | |||
- | Нет, это не нужно, потому что этих событий никто никогда не ждет! Это нужно только для варианта алгоритма с двумя parfor (по i и по j) – в нем есть еще один wait. | ||
- | Так что события здесь использованы корректно, но для такого варианта достаточно и семафоров. | ||
- | <s> | ||
- | <pre> | ||
- | float A[ L1 ][ L2 ]; | ||
- | struct event s[ L1 ][ L2 ]; | ||
- | for ( i = 0; i < L1; i++) // Цикл 1 | ||
- | for ( j = 0; j < L2; j++) | ||
- | { clear( s[ i ][ j ]) } | ||
- | + | IMHO, описанный выше алгоритм работает верно. Распараллеливание происходит только по внешнему циклу (по i), и каждая из нитей дожидается, пока будет пересчитан элемент, располагающийся НАД A[ i ][ j ]. | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
<u>Оценка времени выполнения</u>: | <u>Оценка времени выполнения</u>: | ||
Строка 220: | Строка 151: | ||
** каждый процессор (кроме последнего) получает для обработки <math>\lceil (L1-2) / N \rceil </math> строк. | ** каждый процессор (кроме последнего) получает для обработки <math>\lceil (L1-2) / N \rceil </math> строк. | ||
** пока первая нить обрабатывает все свои строки, кроме своей последней, все остальные нити простаивают. Преимущество возникает, когда первая нить начинает обрабатывать свою последнюю строку. После того, как первая нить подсчитает первый элемент этой строки, в работу включится вторая нить, и L2-3 элемента первая и вторая нить будут обрабатывать параллельно. Далее первая нить будет простаивать, а работать будет вторая нить. | ** пока первая нить обрабатывает все свои строки, кроме своей последней, все остальные нити простаивают. Преимущество возникает, когда первая нить начинает обрабатывать свою последнюю строку. После того, как первая нить подсчитает первый элемент этой строки, в работу включится вторая нить, и L2-3 элемента первая и вторая нить будут обрабатывать параллельно. Далее первая нить будет простаивать, а работать будет вторая нить. | ||
- | ** как можно видеть, преимущество возникает только на таких таких строках m, что: m-я строка распределена k-й нити, а строка m+1 - нити с номером k+1. В каждом таком случае мы получаем преимущество по времени равное <math>(L2-3)</math>. Всего таких номеров m ровно N-1. | + | ** как можно видеть, преимущество возникает только на таких таких строках m, что: m-я строка распределена k-й нити, а строка m+1 - нити с номером k+1. В каждом таком случае мы получаем преимущество по времени равное <math>(L2-3)</math>. Всего таких номеров m ровно N-1. Суммарные выигрыш получается равным <math>N*(L2-3)</math> |
- | ** итого, время параллельного выполнения составляет ''' <math>(L1-2) * (L2-2) - | + | ** итого, время параллельного выполнения составляет ''' <math>(L1-2) * (L2-2) - N*(L2-3) </math>''' |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
== Тема 3 == | == Тема 3 == | ||
=== Задача 1 (MPI_BARRIER) === | === Задача 1 (MPI_BARRIER) === | ||
- | В транспьютерной матрице размером 4*4, в каждом узле которой находится один процесс, необходимо выполнить операцию барьер (MPI_BARRIER) для всех процессов. Сколько времени потребуется для этого, если все процессы выдали ее одновременно. Время старта равно | + | В транспьютерной матрице размером 4*4, в каждом узле которой находится один процесс, необходимо выполнить операцию барьер (MPI_BARRIER) для всех процессов. Сколько времени потребуется для этого, если все процессы выдали ее одновременно. Время старта равно Ts, время передачи байта равно Tb (Ts=10,Tb=2). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. |
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | ''MPI_Barrier останавливает выполнение вызвавшей ее задачи до тех пор, пока не будет вызвана изо всех остальных задач, подсоединенных к указываемому коммуникатору. Гарантирует, что к выполнению следующей за MPI_Barrier инструкции каждая задача приступит одновременно с остальными.'' | ||
=== Задача 2 (MPI_BCAST) === | === Задача 2 (MPI_BCAST) === | ||
Строка 279: | Строка 165: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | + | Операция MPI_BCAST осуществляет посылку сообщений всем соседям данного транспьютера. Следовательно, каждая посылка сообщения в транспьютерной матрице операцией (MPI_BCAST) заполняет очередную диагональ матрицы: 0 - (0, 0); 1 - (1, 0), (0, 1); 2 - (2, 0), (1, 1), (0, 2) и т.д (где (i, j) - координата процесса). Следовательно, для осуществения операции MPI_BCAST в матрице 4x4 нужно ''6 * (Ts + N*Tb)'' единиц времени. | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
=== Задача 3 (MPI_GATHER) === | === Задача 3 (MPI_GATHER) === | ||
Строка 304: | Строка 171: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | |||
- | Матрица 4*4 и собирающий узел - (0,0), значит входящих каналов 2. Передающих узлов 15, каналов 2, значит минимальное количество тактов передач - 8. И её просто достичь, передавая сообщения по двум конвейерным маршрутам. | ||
- | Итого: Если считать, что узлы не могут накапливать информацию, то потребуется 8 тактов инициализаций и 8 тактов синхронных передач. 8*Ts+8*Tb | ||
=== Задача 4 (MPI_SCATTER) === | === Задача 4 (MPI_SCATTER) === | ||
Строка 313: | Строка 177: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | |||
- | Похоже, что эта задача отличается от предыдущей только направлением потока данных. Так что ответ такой же. | ||
=== Задача 5 (суммирование) === | === Задача 5 (суммирование) === | ||
Строка 321: | Строка 183: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | |||
- | Пусть никакой буферизации не предусмотрено. Для получения суммы на одном из четырёх центральных процессов ((1,1),(2,1),(1,2),(2,2)) необходимо 4 операции (2 операции для получения суммы своего угла из 4 процессов для каждого центрального процесса, ещё две, чтобы получить общую сумму на всех - <s>на каждом такте складываем сумму на транспьтере с соседями (к примеру, (1,1) с (2,1) и (1, 2). После этого на каждом из 4х транспьютеров получается удвоенная сумма, из которой получается просто сумма)</s> Неправильно, при таких операциях получатся числа вида 3a+2b+2c+2d, 2a+3b+2c+2d и т. п.. На самом деле нужно на первом такте (3) переслать числа по вертикали (от (2,1) к (3,1) и обратно, от (2,2) к (3,2) и обратно, при этом каждый прибавляет полученное значение к своему, так получатся a+c, c+a и b+d, d+b. На втором такте (4) – аналогично по горизонтали, получится полная сумма во всех четырех вершинах). Затем нужно ещё 2 операции, чтобы разослать информацию во все углы. Итого: 6*(Ts+Tb). | ||
- | |||
- | [[Изображение:4x4sum.png]] | ||
- | |||
- | Если процессов 64, то разобьём квадрат на 4 подквадрата. Как было показано ранее, за 4 операции пожно получить сумму своего квадрата в (2,2), (5,2), (2,5) и (5,5). Ещё две операции нужно на пересылку в центральные процессы. Там за 2 операции получаем сумму на всех из них (как и в первом случае), и ещё 6 на рассылку. Итого: 14*(Ts+Tb). | ||
=== Задача 6 (максимум) === | === Задача 6 (максимум) === | ||
Строка 333: | Строка 189: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | |||
- | Концептуально задача не отличается от предыдущей. Ответ тот же. | ||
=== Задача 7 (передача сообщения) === | === Задача 7 (передача сообщения) === | ||
- | В транспьютерной матрице размером 4*4, в каждом узле которой находится один процесс, необходимо переслать очень длинное сообщение (длиной L байт) из узла с координатами (0,0) в узел с координатами (3,3). Сколько времени потребуется для этого | + | В транспьютерной матрице размером 4*4, в каждом узле которой находится один процесс, необходимо переслать очень длинное сообщение (длиной L байт) из узла с координатами (0,0) в узел с координатами (3,3). Сколько времени потребуется для этого. А сколько времени потребуется для пересылки из узла с координатами (1,1) в узел с координатами (2,2). Время старта равно времени передачи байта (Ts=Tb). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. |
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | |||
- | В задаче 3.2 был получен результат 6*(Ts+Tb*L/K)+(K-1)*(Ts+Tb*L/K). При передаче из одного в угла другой можно получить то же время, деля это длинное сообщение на K кусков. Кроме того, его можно распилить пополам и пустить двумя путями (больше не получится -- около углов узкое место), тогда время будет такое: 6*(Ts+Tb*L/(2K))+(K-1)*(Ts+Tb*L/(2K)). | ||
- | |||
- | С передачей из (1,1) в узел с координатами (2,2) немного сложнее. Строго говоря, там возможны 4 пути: два длины 2 и два длины 6. Пусть есть N - часть сообщения L, которую мы пустим по коротким каналам. Тогда 0.5L < N < L из соображений здравого смысла, и будем N дробить на K1 частей, а (L-N) на K2 частей. Тогда получаем формулу: | ||
- | : max{ 2*(Ts+Tb*N/(2K1))+(K1-1)*(Ts+Tb*N/(2K1)), 6*(Ts+Tb*(L-N)/(2K2))+(K2-1)*(Ts+Tb*(L-N)/(2K2)) }. | ||
- | И эту жесть надо минимизировать по N, K1, K2. | ||
- | |||
- | '''Ответ (вариант 2):''' | ||
- | |||
- | На консультации сказали, что если в задании есть слова ''очень длинное сообщение'', то можно пренебречь временем старта, временем разгона конвейера и длиной маршрута. Таким образом, у нас остается только Tb. Тогда из (0,0) в (3,3) можно переслать сообщение за время L*Tb/2 (т. к. возможно два маршрута), из (1,1) в (2,2) -- за время L*Tb/4 (т. к. в этом случае 4 маршрута). | ||
=== Задача 8 (буферизуемая передача сообщения) === | === Задача 8 (буферизуемая передача сообщения) === | ||
Строка 357: | Строка 201: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | Если все транспьютеры готовы к приёму, то ничем не отличается от предыдущих задач (если хочется учитывать квитанции, надо добавлять, например, посылку-приём байта перед передачей содержательной информации). | ||
=== Задача 9 (блокирующая/неблокирующая передача сообщения) === | === Задача 9 (блокирующая/неблокирующая передача сообщения) === | ||
Строка 364: | Строка 207: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | Блокирующие и неблокирующие операции по времени ничем не должны отличаться. Поэтому решется аналогично задачам, описанным выше. | ||
== Тема 4 == | == Тема 4 == | ||
- | ===Задача 1 (Круговой маркерный алгоритм)=== | ||
1. Все 16 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, одновременно выдали запрос на вход в критическую секцию. Сколько времени потребуется для прохождения всеми критических секций, если используется круговой маркерный алгоритм. Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | 1. Все 16 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, одновременно выдали запрос на вход в критическую секцию. Сколько времени потребуется для прохождения всеми критических секций, если используется круговой маркерный алгоритм. Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | Все процессы составляют логическое кольцо, когда каждый знает, кто следует за ним. По кольцу циркулирует | ||
- | маркер, дающий право на вход в критическую секцию. Получив маркер (посредством сообщения точка-точка) | ||
- | процесс либо входит в критическую секцию (если он ждал разрешения) либо переправляет маркер дальше. После | ||
- | выхода из критической секции маркер переправляется дальше, повторный вход в секцию при том же маркере не | ||
- | разрешается. | ||
- | 15*(Ts + 1*Tb) | ||
- | ===Задача 2 (Древовидный маркерный алгоритм)=== | ||
2. Все 16 процессов, находящихся на разных ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания), одновременно выдали запрос на вход в критическую секцию. Сколько времени потребуется для прохождения всеми критических секций, если используется древовидный маркерный алгоритм. Время старта (время разгона после получения доступа к шине) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | 2. Все 16 процессов, находящихся на разных ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания), одновременно выдали запрос на вход в критическую секцию. Сколько времени потребуется для прохождения всеми критических секций, если используется древовидный маркерный алгоритм. Время старта (время разгона после получения доступа к шине) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | + | 3. Все 16 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, одновременно выдали запрос на вход в критическую секцию. Сколько времени потребуется для прохождения всеми критических секций, если используется децентрализованный алгоритм с временными метками. Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | 3. Все 16 процессов, находящихся | + | |
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | + | 4. Все 16 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, одновременно выдали запрос на вход в критическую секцию. Сколько времени потребуется для прохождения всеми критических секций, если используется широковещательный маркерный алгоритм. Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | Все 16 процессов, находящихся | + | |
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | Маркер находится у процесса 0. Он спокойно входит в КС, а все остальные шлют broadcast запросы о желании войти в КС. Им нужно для этого 15*16 тактов, так как нет аппаратной поддержки широковещания. После этого у маркера сформировалась очередь из 15 желающих войти в КС, и он по очереди удовлетворяет их желания (на каждое нужна одна пересылка маркера). Всего получается 15*16+15 тактов. Можно чередовать операции рассылки и передачи маркера, но их всё равно будет столько же. Ответ: 15*16*(Ts+Tb*Lreq) + 15*(Ts+Tb*Lmark). | ||
- | |||
- | Заметьте, что здесь Lmark довольно большая. В сообщение должны помещаться очередь длины 1..15 и массив из 16 номеров последних запросов. | ||
- | |||
- | ===Задача 5 (Централизованный алгоритм)=== | ||
5. 15 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, одновременно выдали запрос на вход в критическую секцию. Сколько времени потребуется для прохождения всеми критических секций, если используется централизованный алгоритм (координатор расположен в узле 0,0)? Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | 5. 15 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, одновременно выдали запрос на вход в критическую секцию. Сколько времени потребуется для прохождения всеми критических секций, если используется централизованный алгоритм (координатор расположен в узле 0,0)? Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | + | 6. Сколько времени потребует выбор координатора среди 16 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, если используется алгоритм задиры? Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. Задира расположен в узле с координатами (0,0) и имеет уникальный номер 0. | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | 6. Сколько времени потребует выбор координатора среди 16 процессов, находящихся | + | |
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | Так как задирой является процесс с наименьшим номером, то он пошлет сообщение ВЫБОРЫ всем остальным процессам и получит от всех ответ ОК. После этого все остальные процессы будут инициировать выборы, рассылая сообщения процессам с бОльшими номерами и получая ответы. Процесс же с наибольшмим номером (15) разошлет всем сообщения КООРДИНАТОР, тем самым закончив выборы. | ||
- | Итого: (1 + 2 + ... + 15)(Ts + Tb * Lvybory) + (1 + 2 + ... + 15)(Ts + Tb * Lok) + 15(Ts + Tb * Lcoordinator) = | ||
- | 120(2Ts + Tb(Lvybory + Lok)) + 15(Ts + Tb * Lcoordinator) | ||
- | ===Задача 7 (Круговой алгоритм)=== | ||
7. Сколько времени потребует выбор координатора среди 16 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, если используется круговой алгоритм? Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | 7. Сколько времени потребует выбор координатора среди 16 процессов, находящихся в узлах транспьютерной матрицы размером 4*4, если используется круговой алгоритм? Время старта равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | |||
- | Инициатор посылает сообщение ВЫБОРЫ со своим номером следующему по кругу. Следующий живой процесс добавляет свой номер и посылает дальше. Так, пока не будет пройден круг (процесс увидел в сообщении свой номер). Тогда он выбирает максимальный номер и посылает сообщение КООРДИНАТОР с этим номером, оповещая о новом координаторе. Всего получается два круга сообщений. Итого: 16*(Ts + Tb*Lvibory) + 16*(Ts + Tb*Lcoordinator). | ||
== Тема 5 == | == Тема 5 == | ||
Строка 444: | Строка 242: | ||
1. Какие принципиальные решения приходится принимать при обеспечении файлового сервиса? | 1. Какие принципиальные решения приходится принимать при обеспечении файлового сервиса? | ||
- | '''Ответ:''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
2. Интерфейс сервера директорий. | 2. Интерфейс сервера директорий. | ||
- | '''Ответ:''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
3. Семантика разделения файлов. | 3. Семантика разделения файлов. | ||
- | '''Ответ:''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | ||
- | * Неизменяемые файлы --- очень радикальный подход к изменению семантики разделения файлов. Только две операции - создать и читать. Можно заменить новым файлом старый - т.е. можно менять директории. Если один процесс читает файл, а другой его подменяет, то можно позволить первому процессу доработать со старым файлом в то время, как другие процессы могут уже работать с новым. | ||
- | |||
- | * Семантика сессий --- изменения открытого файла видны только тому процессу (или машине), который производит эти изменения, а лишь после закрытия файла становятся видны другим процессам (или машинам). Что происходит, если два процесса одновременно работали с одним файлом - либо результат будет определяться процессом, последним закрывшим файл, либо можно только утверждать, что один из двух вариантов файла станет текущим. | ||
- | |||
- | * Транзакции --- процесс выдает операцию “НАЧАЛО ТРАНЗАКЦИИ”, сообщая тем самым, что последующие операции должны выполняться без вмешательства других процессов. Затем выдает последовательность чтений и записей, заканчивающуюся операцией “КОНЕЦ ТРАНЗАКЦИИ”. Если несколько транзакций стартуют в одно и то же время, то система гарантирует, что результат будет таким, каким бы он был в случае последовательного выполнения транзакций (в неопределенном порядке). Пример - банковские операции. | ||
- | |||
4. Серверы с состоянием и без состояния. Достоинства и недостатки. | 4. Серверы с состоянием и без состояния. Достоинства и недостатки. | ||
- | '''Ответ:''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
5. Алгоритмы обеспечения консистентности кэшей в распределенных файловых системах. | 5. Алгоритмы обеспечения консистентности кэшей в распределенных файловых системах. | ||
- | '''Ответ:''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
6. Способы организации размножения файлов и коррекции копий. | 6. Способы организации размножения файлов и коррекции копий. | ||
- | '''Ответ:''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | ||
- | + | == Тема 6 == | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | 1. Какие модели консистентности памяти удовлетворяют алгоритму Деккера (алгоритм без каких-либо изменений будет работать правильно), а какие нет? Объясните ответ. | |
- | + | ||
- | + | '''Ответ:''' не слабее последовательной консистентности. При последовательной консистентности невозможно, чтобы оба процесса прочли false, читая флаги другого процесса. Таким образом требование того, что в критической секции не могут одновременно находиться находиться оба процесса, выполнение. Тупика тоже для модели последовательной консистентности не будет | |
- | + | ||
- | + | 2. Какие модели консистентности памяти удовлетворяют алгоритму Петерсона (алгоритм без каких-либо изменений будет работать правильно), а какие нет? Объясните ответ. | |
- | ''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | 3. Последовательная консистентность памяти и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует модификация 10 различных переменных 10-ю процессами (каждый процесс модифицирует одну переменную), находящимися на разных ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания) и одновременно выдавшими запрос на модификацию. Время старта (время разгона после получения доступа к шине) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | |
- | Последовательная консистентность памяти и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует модификация 10 различных переменных 10-ю процессами (каждый процесс модифицирует одну переменную), находящимися на разных ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания) и одновременно выдавшими запрос на модификацию. Время старта (время разгона после получения доступа к шине) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | + | |
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | + | 4. Причинная консистентность памяти и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует модификация 10 различных переменных, если все 10 процессов (каждый процесс модифицирует одну переменную), находящихся на разных ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания), одновременно выдали запрос на модификацию своей переменной. Время старта (время разгона после получения доступа к шине) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. Никаких сведений от компилятора о причинной зависимости операций модификации не имеется. | |
- | Причинная консистентность памяти и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует модификация 10 различных переменных, если все 10 процессов (каждый процесс модифицирует одну переменную), находящихся на разных ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания), одновременно выдали запрос на модификацию своей переменной. Время старта (время разгона после получения доступа к шине) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. Никаких сведений от компилятора о причинной зависимости операций модификации не имеется. | + | |
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | + | 5. Процессорная консистентность памяти и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует модификация 10 различных переменных, если все 10 процессов (каждый процесс модифицирует одну переменную), находящихся на разных ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания), одновременно выдали запрос на модификацию своей переменной. Время старта (время разгона после получения доступа к шине) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | |
- | + | ||
- | '''Ответ:''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | 6. PRAM консистентность памяти и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует 3-кратная модификация 10 различных переменных, если все 10 процессов (каждый процесс 3 раза модифицирует одну переменную), находящихся на разных ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания), одновременно выдали запрос на модификацию. Время старта (время разгона после получения доступа к шине) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | |
- | + | '''Ответ:''' | |
- | + | ||
- | + | 7. Слабая консистентность памяти и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует модификация одним процессом 10 обычных переменных, а затем 3-х различных синхронизационных переменных, если DSM реализована на 10 ЭВМ сети с шинной организацией (с аппаратными возможностями широковещания). Время старта (время разгона после получения доступа к шине для передачи) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | |
- | ''' | + | '''Ответ:''' |
- | + | 8. Консистентность памяти по выходу и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует трехкратное выполнение критической секции и модификация в ней 10 переменных каждым процессом , если DSM реализована на 10 ЭВМ сети с шинной организацией (с аппаратными возможностями широковещания). Время старта (время разгона после получения доступа к шине для передачи) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | + | 9. Консистентность памяти по входу и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует трехкратное выполнение критической секции и модификация в ней 10 переменных каждым процессом, если DSM реализована на 10 ЭВМ сети с шинной организацией(с аппаратными возможностями широковещания). Время старта (время разгона после получения доступа к шине для передачи) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | Консистентность памяти по входу и алгоритм ее реализации в DSM с полным размножением. Сколько времени потребует трехкратное выполнение критической секции и модификация в ней | + | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
Строка 622: | Строка 308: | ||
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | 2. Консистентное | + | 2. Консистентное множество контрольных точек и алгоритмы их фиксации. Дайте оценку накладных расходов на синхронную фиксацию консистентного множества контрольных точек для сети из 10 ЭВМ с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания). Время старта (время разгона после получения доступа к шине для передачи) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Операции с файлами и процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. |
'''Ответ:''' | '''Ответ:''' | ||
- | Сначала прогоняем синхронную фиксацию консистентного множества КТ. Это потребует T1. Эти контрольные точки будем считать промежуточными. | ||
- | |||
- | Исходя из определения, для того, чтобы консистентное множество точек стало строго консистентным, надо убедиться, что между процессами нет никаких сообщений. Для этого мы можем просто пропустить по всем каналам свои собственные сообщения. Если они все пройдут, значит, каналы пусты и множество строго консистентно. Однако, стоит обратить внимание, что координатор уже посылал всем служебные сообщения, так что его каналы проверять не нужно. У нас остается 11 ЭВМ, которые хотят проверить по 10 каналов каждая. ЭВМ запоминают, по каким каналам им приходят эти служебные сообщения. Если придут по всем 10, посылают сообщение координатору с указанием того, что они готовы к созданию точки. Если координатору придут все сообщения, он рассылает уведомление о фиксации множества. | ||
- | |||
- | ''Примечание: n(n-1) - плохая оценка, надо не проверять все каналы, а просто считать отосланные сообщения'' | ||
- | |||
- | Итак, по полочкам: | ||
- | |||
- | T = T1 // консистентное множество | ||
- | |||
- | + 11*10*(Ts + Tb * L) // посылка служебных сообщений | ||
- | |||
- | + 11*(Ts + Tb * L_ok) // уведомление координатора о готовности | ||
- | |||
- | + 11*(Ts + Tb * L_coord) // фиксация множества | ||
3. Протоколы голосования. Алгоритмы и применение. Дайте оценку времени выполнения одним процессом 2-х операций записи и 10 операций чтения одного байта информации с файлом, размноженным на остальных 10 ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания). Определите оптимальные значения кворума чтения и кворума записи. Время старта (время разгона после получения доступа к шине для передачи) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Операции с файлами и процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | 3. Протоколы голосования. Алгоритмы и применение. Дайте оценку времени выполнения одним процессом 2-х операций записи и 10 операций чтения одного байта информации с файлом, размноженным на остальных 10 ЭВМ сети с шинной организацией (без аппаратных возможностей широковещания). Определите оптимальные значения кворума чтения и кворума записи. Время старта (время разгона после получения доступа к шине для передачи) равно 100, время передачи байта равно 1 (Ts=100,Tb=1). Доступ к шине ЭВМ получают последовательно в порядке выдачи запроса (при одновременных запросах - в порядке номеров ЭВМ). Операции с файлами и процессорные операции, включая чтение из памяти и запись в память считаются бесконечно быстрыми. | ||
Строка 674: | Строка 345: | ||
=== Задача 1 === | === Задача 1 === | ||
- | + | Реализовать модель причинной консистентности без сервера и упорядоченного широковещания (кто и где будет блокироваться?). | |
- | + | ||
- | + | ||
=== Задача 2 === | === Задача 2 === | ||
Строка 768: | Строка 437: | ||
=== Задача 5 === | === Задача 5 === | ||
- | + | Каким (какого размера? - наверное это имеется ввиду) должен быть квант информации, чтобы минимизировать время передачи в конвейере? | |
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
- | + | ||
== Ссылки == | == Ссылки == | ||
Строка 779: | Строка 443: | ||
* [http://jakob.engbloms.se/archives/65 Алгоритм Деккера и модели консистентности памяти] | * [http://jakob.engbloms.se/archives/65 Алгоритм Деккера и модели консистентности памяти] | ||
* [http://ilya-evseev.narod.ru/articles/mpi/ мануал по MPI] | * [http://ilya-evseev.narod.ru/articles/mpi/ мануал по MPI] | ||
- | |||
- | {{Курс РОС}} |