Computação Avançada PARTE I

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1 Computação Avançada Módulo (Aula Teórico-Prática) Modelação e Análise de Sistemas Computacionais Nuno Pereira npereira@dei.isep.ipp.pt Eduardo Tovar emt@dei.isep.ipp.pt TP - Módulo ; Com Resoluções PARTE I Revisão das Regras das RdP TP - Módulo ; Com Resoluções

2 Conjunto de Exemplos () (Marcação Inicial) A B C TP - Módulo ; Com Resoluções Conjunto de Exemplos () (Evolução da Marcação) A B C Transição habilitada. Transição não habilitada. Transição habilitada. Após disparo Após disparo A C TP - Módulo ; Com Resoluções 4

3 Conjunto de Exemplos () (Marcação Inicial) D E F TP - Módulo ; Com Resoluções 5 Conjunto de Exemplos () (Evolução da Marcação) D E F Após disparo Após disparo Após disparo D Disparo acrescenta duas marcas na posição posterior. E Disparo acrescenta dez marcas na posição posterior. F Disparo acrescenta cem marcas na posição posterior. TP - Módulo ; Com Resoluções 6

4 Conjunto de Exemplos () (Marcação Inicial) G H I TP - Módulo ; Com Resoluções 7 Conjunto de Exemplos () (Evolução da Marcação) G H I Transição não habilitada. Após disparo Após disparo H I TP - Módulo ; Com Resoluções 8 4

5 Conjunto de Exemplos (4) (Marcação Inicial) J K L 5 TP - Módulo ; Com Resoluções 9 Conjunto de Exemplos (4) (Evolução da Marcação) J K L 5 Após disparo Após disparo Após disparo J K L 5 TP - Módulo ; Com Resoluções 5

6 Conjunto de Exemplos (5) (Marcação Inicial) M N TP - Módulo ; Com Resoluções Conjunto de Exemplos (5) (Evolução da Marcação) M N Após disparo Após disparo M N TP - Módulo ; Com Resoluções 6

7 Exercício Qual é a sequência de disparo de transições? P t P P t P 5 P 7 t P 6 P 8 P 4 TP - Módulo ; Com Resoluções Exercício P t P P t P 5 P 7 t P 6 P 8 P 4 TP - Módulo ; Com Resoluções 4 7

8 Exercício P t P P t P 5 P 7 t P 6 P 8 P 4 TP - Módulo ; Com Resoluções 5 Exercício P t P P t P 5 P 7 t P 6 P 8 P 4 TP - Módulo ; Com Resoluções 6 8

9 Exercício P t P P t P 5 P 7 t P 6 P 8 P 4 TP - Módulo ; Com Resoluções 7 Exercício P t P P t P 5 P 7 t P 6 P 8 P 4 TP - Módulo ; Com Resoluções 8 9

10 TP - Módulo ; Com Resoluções 9 Exercício Elaborar o respectivo gráfico das marcações acessíveis TP - Módulo ; Com Resoluções Exercício Elaborar o respectivo gráfico das marcações acessíveis = = = = = = M M M M M M t t t t t

11 PARTE II Exemplos de Modelação TP - Módulo ; Com Resoluções Exemplos de Modelação. Semáforos de Trânsito. Sistema Sequencial c/ Monitorização. Comutador Simples 4. Trabalhos de Impressão 5. Servidor de Base de Dados (Exercício) TP - Módulo ; Com Resoluções

12 . Semáforos de Trânsito Um semáforo de trânsito com três cores. Apenas uma cor está acesa de cada vez TP - Módulo ; Com Resoluções. Semáforos de Trânsito Um semáforo de trânsito com três cores. Apenas uma cor está acesa de cada vez Vermelho t Verde t Amarelo t TP - Módulo ; Com Resoluções 4

13 . Semáforos de Trânsito Dois semáforos de trânsito num cruzamento (S e S). Não podemos ter dois semáforos a verde! S S TP - Módulo ; Com Resoluções 5. Semáforos de Trânsito Dois semáforos de trânsito num cruzamento (S e S). Não podemos ter dois semáforos a verde! Devemos garantir alternância entre os dois semáforos. S Este modelo NÃO garante alternância! S Vermelho S Vermelho S t Verde S Verde S t t 5 Amarelo S Amarelo S TP - Módulo ; Com Resoluções t t 6 6

14 . Semáforos de Trânsito Dois semáforos de trânsito num cruzamento (S e S). Não podemos ter dois semáforos a verde! Devemos garantir alternância entre os dois semáforos. S S Vermelho S Vermelho S t Verde S Verde S t t 5 Amarelo S Amarelo S TP - Módulo ; Com Resoluções t t 6 7. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S S Vermelho S Vermelho S t Verde S Verde S t t 5 Amarelo S Amarelo S TP - Módulo ; Com Resoluções t t 6 8 4

15 . Semáforos de Trânsito Sequência de transições S S Vermelho S Vermelho S t Verde S Verde S t t 5 Amarelo S Amarelo S TP - Módulo ; Com Resoluções t t 6 9. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S NOTA: A duração deste estado é zero. S Vermelho S Vermelho S t Verde S Verde S t t 5 Amarelo S Amarelo S TP - Módulo ; Com Resoluções t t 6 5

16 . Semáforos de Trânsito Sequência de transições S S Vermelho S Vermelho S t Verde S Verde S t t 5 Amarelo S Amarelo S TP - Módulo ; Com Resoluções t t 6. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S S Vermelho S Vermelho S t Verde S Verde S t t 5 Amarelo S Amarelo S TP - Módulo ; Com Resoluções t t 6 6

17 . Semáforos de Trânsito Sequência de transições S S Vermelho S Vermelho S t Verde S Verde S t t 5 Amarelo S Amarelo S TP - Módulo ; Com Resoluções t t 6. Sistema Sequencial c/ Monitorização Um sistema executa 4 processos sequenciais: A, B, C e D. Enquanto estiverem a ser executados os processos B ou D, é despoletado um processo secundário de monitorização Passos de modelação:. Começamos por modelar a sequência de processos;. Depois, modelamos a activação do processo de monitorização. TP - Módulo ; Com Resoluções 4 7

18 . Sistema Sequencial c/ Monitorização Um sistema executa 4 processos sequenciais: A, B, C e D. Enquanto estiverem a ser executados os processos B ou D, é despoletado um processo secundário de monitorização t. Começamos por modelar a A sequência de processos Espera t B t 5 t Monitorização C t 6 D TP - Módulo ; Com Resoluções 5. Sistema Sequencial c/ Monitorização Um sistema executa 4 processos sequenciais: A, B, C e D. Enquanto estiverem a ser executados os processos B ou D, é despoletado um processo secundário de monitorização t. E agora modelamos a A activação do processo de t monitorização Espera B t 5 t Monitorização C t 6 D TP - Módulo ; Com Resoluções 6 8

19 . Sistema Sequencial c/ Monitorização Um sistema executa 4 processos sequenciais: A, B, C e D. Enquanto estiverem a ser executados os processos B ou D, é despoletado um processo secundário de monitorização t. E agora modelamos a A activação do processo de t monitorização Espera B t 5 t 6 t Monitorização C t 7 O processo de monitorização é despoletado enquanto existir uma marca em B ou D D TP - Módulo ; Com Resoluções 7. Comutador Simples Um comutador (switch) que serve as portas de entrada em Round-Robin (RR). Round-Robin Robin PISCO Consideremos que: Cada porta tem uma fila de entrada de mensagens com capacidade máxima de 5 mensagens; O comutador precisa de V unidades de tempo para verificar se fila de entrada de mensagens tem mensagens; O comutador demora C unidades de tempo para colocar a mensagem na fila de saída da porta de destino; A chegada de mensagens a uma porta do comutador acontece de acordo com um processo de poisson (tempo entre chegadas exponencial). TP - Módulo ; Com Resoluções 8 9

20 . Comutador Simples Por simplicidade vamos modelar apenas 4 portas. Passos de modelação:. Comecemos por modelar o mecanismo RR de serviço às filas do comutador;. De seguida modelamos a verificação das filas de mensagens e comutação em cada nó;. Finalmente, modelar o caso quando o Buffer de mensagens está vazio. TP - Módulo ; Com Resoluções 9. Comutador Simples Por simplicidade vamos modelar apenas 4 portas. Comecemos por modelar o mecanismo RR de serviço às filas do comutador: Estes blocos vão ser substituídos pela verificação das filas de mensagens e comutação das mensagens Início Fim Início Fim Início Fim Início Fim Porta Porta Porta Porta 4 TP - Módulo ; Com Resoluções 4

21 . Comutador Simples De seguida modelamos a verificação das filas de mensagens e comutação em cada nó: Tempo de verificação da fila de mensagens (V)( Buffer Msg Chegada Msg Comuta Msg Tempo para colocar a mensagem na fila de saída da porta de destino (C) Início Buffer c/ Msg Fim TP - Módulo ; Com Resoluções Porta X 4. Comutador Simples Falta modelar o caso quando o Buffer de mensagens está vazio: Tempo de verificação da fila de mensagens (V)( Buffer Msg Chegada Msg Comuta Msg Tempo para colocar a mensagem na fila de saída da porta de destino (C) Início Buffer c/ Msg Fim TP - Módulo ; Com Resoluções Porta X 4

22 . Comutador Simples Falta modelar o caso quando o Buffer de mensagens está vazio: Tempo de verificação da fila de mensagens (V)( Buffer Msg Chegada Msg Comuta Msg Tempo para colocar a mensagem na fila de saída da porta de destino (C) Início Buffer c/ Msg 5 Fim 5 Tamanho do Buffer 5 Buffer Vazio Leitura da posição. Se tem menos de 5 marcas, então existem mensagens no buffer; ; senão, o buffer está vazio. TP - Módulo ; Com Resoluções Porta X 4 O modelo final:. Comutador Simples Início 5 5 Fim Início 5 5 Fim Início 5 5 Fim Início 5 5 Fim Porta Porta Porta Porta 4 TP - Módulo ; Com Resoluções 44

23 4. Trabalhos de Impressão Temos processos P, P, P. O processo P faz o pré-processamento de trabalhos de impressão. Após o pré-processamento de P, pode ser executado o processo P ou P que enviam os trabalhos para as impressoras Os processos acedem às seguintes estruturas de dados partilhadas: P: Acede a I ou I P: Acede a I P: Acede a I TP - Módulo ; Com Resoluções Trabalhos de Impressão Passos de modelação:. Vamos começar por fazer a estrutura sequencial básica: Chegada de pedidos P P ou P;. Modelar os acessos aos recursos (Impressoras I e I):. Começamos por modelar o acesso feito por P e P;. Modelar o acesso feito por P aos recursos partilhados. TP - Módulo ; Com Resoluções 46

24 4. Trabalhos de Impressão Vamos começar por fazer a estrutura sequencial básica: Chegada de pedidos P P ou P: P P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P Executa P OU P TP - Módulo ; Com Resoluções Trabalhos de Impressão Temos de modelar os acessos aos recursos (Impressoras I e I); Começamos por modelar I o acesso feito por P e P: Acesso de P a I P P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso Acesso de P a I P TP - Módulo ; Com Resoluções 48 I 4

25 4. Trabalhos de Impressão Como modelar o acesso feito por P aos recursos partilhados? I P P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P Esta opção de modelação indica que P utiliza I e I ao mesmo tempo. TP - Módulo ; Com Resoluções 49 I 4. Trabalhos de Impressão Temos de modelar a alternativa de aceder a um recurso ou outro (I ou I) I P P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P TP - Módulo ; Com Resoluções 5 I 5

26 4. Trabalhos de Impressão Modelar a alternativa de aceder a um recurso ou outro: P enquanto utiliza I I P utiliza I P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P utiliza I P P utiliza I OU I P enquanto utiliza I TP - Módulo ; Com Resoluções 5 I 4. Trabalhos de Impressão Temos de modelar o facto de apenas poder ser executada uma das opções: I P utiliza I P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P utiliza I P TP - Módulo ; Com Resoluções 5 I 6

27 4. Trabalhos de Impressão Adicionando todos os acesso aos recursos, temos o modelo final: I P utiliza I P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P utiliza I P TP - Módulo ; Com Resoluções 5 I Exercício: 5. Servidor de Base de Dados Uma base de dados cria processos que acedem a uma tabela. Os processos podem ter dois estados: escrita e leitura. As operações de leitura e escrita são exclusivas; Quando temos um leitor a aceder à tabela, nenhum escritor pode aceder a esta e vice-versa. São permitidos vários leitores ao mesmo tempo, mas por restrições do sistema, apenas podemos ter um máximo de cinco leitores a aceder à tabela ao mesmo tempo. Apenas podemos ter um escritor de cada vez. Podem existir em simultâneo um máximo de 5 processos a pendentes para efectuar leituras. Podem existir em simultâneo um máximo de processos a pendentes para efectuar escritas. TP - Módulo ; Com Resoluções 54 7

28 5. Servidor de Base de Dados Começamos pelas duas filas; Leitores e escritores: 5 Fila Leitores Fila Escritores Limitador da fila de leitores ( máximo( de 5 processos a pendentes para efectuar leituras ) Limitador da fila de escritores ( máximo( de processos a pendentes para efectuar leituras ) TP - Módulo ; Com Resoluções Servidor de Base de Dados E depois modelamos a leitura e escrita: Exclusão mútua m entre leitores e escritores 5 Fila Leitores Fila Escritores 5 Leitura 5 Escrita 5 Limitador do número n de processos a ler (5) Limitador do número n de processos a escrever () TP - Módulo ; Com Resoluções 56 8