01 вводная
- 1. Введение в распределенные вычисления. Сети Петри. Лекция 1 Подготовил : Хованский Е. П.
- 2. Лабораторные работы. Требования Языки программирования: С++ и C# под MS Visual Studio 2003 , 2005 – для C# (для поддержки семафоров). Исходный код и стабильно работающая программа. Схема потоков, как в примерах к 1 и 2 работе или, желательно, использовать Сети Петри (программа находится в папке Help \Сети_Петри) (для первых двух лабораторных). Защита лабораторных работ: презентовать свою работу («похвалить» её) и рассказать основные моменты реализации.
- 3. Баллы. Лабораторные работы Максимальное количество баллов за работу: 10 баллов . Время на выполнение – 2 недели , затем количество полученных вами баллов будет снижено на 1/4, а еще через две недели еще на 1/4, и так далее... То есть формула дисконтирования следующая: Где S 0 – количество заработанных за решение баллов, а w – количество потраченных на выполнение недель.
- 4. Баллы. Теория За пропуск одной лекции минус 2 балла . Контрольные проверочные работы (10-12 минут) – 3-5 баллов за работу.
- 5. Лабораторные работы. Бонусы Сдача лабораторной на неделю раньше срока – бонус 1 балл , на две недели – бонус 2 балла и т. д. Сроки сдачи: 1 – 22 - 29 сентября; 2 – 6 - 13 октября; 3 – 20 - 27 октября; и т. д. Всего работ 5-7. Те кто сделает 7 лабораторную (при условии сделанных 6 предыдущих), в качестве бонуса можно будет ее засчитать за РГР в следующем семестре. P.S. Требования к защите лабораторных работ могут быть изменены преподавателем.
- 6. Организация параллельности вычислений введения избыточности функциональных устройств (многопроцессорности); разработка и оптимизация алгоритмов.
- 7. Избыточность функциональных устройств Супер ЭВМ. Сети. Кластеры. Многоядерные процессоры.
- 8. Параллельные Вычисления. Потери производительности для организации параллелизма (гипотеза Минского) – ускорение a ~ log 2 N , где N число процессоров. Существование последовательных вычислений. Закон Амдаля об ускорении процесса вычисления: Где f – доля последовательных вычислений.
- 9. Проблематика параллельных вычислений. Зависимость эффективности параллелизма от учета характерных свойств параллельных систем Существующее программное обеспечение ориентировано в основном на последовательные ЭВМ
- 10. Направления исследований. разработка параллельных вычислительных систем; анализ эффективности параллельных; формирование общих принципов разработки параллельных алгоритмов для решения сложных вычислительно трудоемких задач создание и развитие системного программного обеспечения для параллельных вычислительных систем создание и развитие параллельных алгоритмов для решения прикладных задач в разных областях практических приложений.
- 11. Пути достижения параллелизма . независимость функционирования отдельных устройств ЭВМ; избыточность элементов вычислительной системы: использование специализированных устройств; дублирование устройств ЭВМ путем использования; конвейерная реализация обрабатывающих устройств.
- 12. Режимы исполнения программ многозадачный режим (режим разделения времени); параллельное выполнение; распределенные вычисления. Распределённые вычисле́ния ( distributed computing , grid computing , volunteer computing) — способ решения трудоёмких вычислительных задач с использованием двух и более компьютеров объединённых в сеть.
- 13. Параллельное программирование Параллельная программа представляет систему независимо исполняющихся взаимодействующих процессов
- 14. Некорректное вычисление данных Пусть необходимо начислить зарплату и вычислить сумму денег, подлежаыщих выдаче на руки. Оставляя в стороне излишние здесь детали, будем предполагать, что зарплату составляют некоторая базисная зарплата N 0 плюс надбавки N 1 , N 2 , ..., N n (выражаются в процентах к базисной зарплате) минус налог N n-1 (выражаются в процентах к начисленной сумме).
- 15. Некорректное вычисление данных Пусть процессы Р 0 , P 1 , Р 2 , ... , Р n , Р n+1 соответственно выполняют эти операции. Процессы Р 1 , P 2 ,..., Р n , Р n+1 выполняются асинхронно. (Р 0 + P 1 + P n+1 + P 2 + ... + Р n ) ≠ (Р 0 + P n+1 + P 1 + Р 2 + ... + Р n )
- 16. Некорректное считывание данных Пусть в банке А есть счет acc1, на котором находится 500 тыс. руб., а в банке В - счет асс2, на котором находится 300 тыс. руб, и необходимо переслать 100 тыс. руб. со счета асc1 на счет асс2. Сумма денег на обоих счетах неизменна до и после выполнения пересылки и равна 800 тыс руб. Пусть процесс P1 посылает деньги из банка А в банк В, а процесс Р2 принимает посланные деньги в банке B.
- 17. Некорректное считывание данных. Исходные данные. А.асс1 = 500 тыс. руб. В.асс2 = 300 тыс. руб.
- 18. Некорректное считывание данных. Исходные данные. А.асс1 = 500 тыс. руб. В.асс2 = 300 тыс. руб.
- 19. Некорректное считывание данных. Исходные данные. Процесс Р1 Процесс Р2 А.асc1: = А.асc1 - 100; receive (x,A,y); x: = 100 send (x, B, y); B.acc2: = B.acc2 + y;
- 20. Некорректное считывание данных. сумма А. асс1 + В. асс2 может равняться 700 тыс.руб. (если значение А. асс1 было считано после его изменения, а значение В. асс2 - до изменения) 800 тыс. руб – считывание после пересылки. сумма А. асс1 + В. асс2 может равняться 900 тыс.руб. (если значение А. асс1 было считано до его изменения, а значение В. асс2 - после изменения)
- 21. Определение сети Петри математическая модель, которая имеет широкое применение для описания поведения параллельных устройств и процессов; есть двудольный ориентированный граф.
- 22. Определение сети Петри N = (T, P, A), T Р = Ø, где Т = {t 1 , t 2 , ..., t n } - подмножество вершин, называющихся переходами; Р = {p 1 , р 2 , ..., p m } - подмножество вершин, называющихся местами; А (T×P) (P×T) - множество ориентированных дуг.
- 23. Пример №1 сети Петри граф: продукционные правила:
- 24. Разметка сети Петри Состояние - определяется системой условий. Фишки – запись, объекты и т. д. (изображается точкой ) Места – условия в сети (буфер пуст, файл закрыт) (изображается кружком ). Переходы – события в сети (посылка или получение сообщения в буфер, запись в файл) (изображается палочкой, чертой ). Задается формально: М: Р -> I, I = {0,1,2,..}
- 25. Пример №2 сети Петри М 0 = {1,0,0} М 1 = {1,1,1} М 2 = {1,2,3}
- 26. Пример №2 сети Петри
- 27. Сеть Петри как устройство
- 28. Граф достижимости Разметка М называется достижимой, если при некоторой последовательности срабатываний сети, начиная с начальной разметки М 0 , она переходит к разметке М. Множество разметок, достижимых в порядке срабатывания сети, представляется разверткой сети . Множество достижимых разметок удобно представлять графом достижимости , который показывает все достижимые разметки и последовательности срабатываний переходов, приводящих к ним.
- 29. Граф достижимости. Пример 3.
- 30. Дедлоки Состояние дедлока возникает, когда запрос ресурсов в системе не может быть удовлетворен и система останавливается (ни один переход не может сработать).
- 32. Пример 5. Задача о философах Пять философов, прогуливаясь и размышляя, время от времени испытывают приступы голода. Тогда они заходят в столовую, где стоит круглый стол, на нем всегда приготовлены пять блюд. Между соседними блюдами лежит одна вилка (всего лежат ровно пять вилок).
- 33. Пример 5. Задача о философах Голодный философ: входит в столовую, садится за стол и берет вилку слева; берет вилку справа; ест (обязательно двумя вилками); кладет обе вилки на стол, выходит из столовой и продолжает думать.
- 34. Пример 5. Задача о философах варианты поведения философов: Одновременно взяли все левую вилку; Два философа одновременно взяли одну вилку; Стеснительный философ не должен умирать голодной смертью из-за того, что его вилки постоянно раньше него хватают напористые соседи; Легко представить себе ситуацию, когда банда сговорившихся философов завладеет всеми вилками и, передавая их только в своей среде, уморит голодом всех прочих.
- 35. Пример 5. Один философ.