Computação Avançada PARTE I

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

2 Conjunto de Exemplos (1) (Marcação Inicial) A B C COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções Conjunto de Exemplos (1) (Evolução da Marcação) A B C Transição habilitada. Transição não habilitada. Transição habilitada. Após disparo Após disparo A C COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 4

3 Conjunto de Exemplos () (Marcação Inicial) D E F COMPA TP - Módulo 1; Sem 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 10 Disparo acrescenta 100 cem marcas na 10 posição posterior. 100 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 6

4 Conjunto de Exemplos () (Marcação Inicial) G H I COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 7 Conjunto de Exemplos () (Evolução da Marcação) G H I Transição não habilitada. Após disparo Após disparo H I COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 8 4

5 Conjunto de Exemplos (4) (Marcação Inicial) J K L 5 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 9 Conjunto de Exemplos (4) (Evolução da Marcação) J K L 5 Após disparo Após disparo Após disparo J K L 5 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 10 5

6 Conjunto de Exemplos (5) (Marcação Inicial) M N COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 11 Conjunto de Exemplos (5) (Evolução da Marcação) M N Após disparo Após disparo M N COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 1 6

7 Exercício Qual é a sequência de disparo de transições? P 1 t 1 P P t P 5 P 7 t P 6 t 4 P 8 P 4 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 1 Exercício P 1 t 1 P P t P 5 P 7 t P 6 t 4 P 8 P 4 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 14 7

8 Exercício P 1 t 1 P P t P 5 P 7 t P 6 t 4 P 8 P 4 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 15 Exercício P 1 t 1 P P t P 5 P 7 t P 6 t 4 P 8 P 4 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 16 8

9 Exercício P 1 t 1 P P t P 5 P 7 t P 6 t 4 P 8 P 4 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 17 Exercício P 1 t 1 P P t P 5 P 7 t P 6 t 4 P 8 P 4 COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 18 9

10 Exercício Elaborar o respectivo gráfico das marcações acessíveis COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 19 Exercício Elaborar o respectivo gráfico das marcações acessíveis COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 0 10

11 PARTE II Exemplos de Modelação COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 1 Exemplos de Modelação 1. Semáforos de Trânsito. Sistema Sequencial c/ Monitorização. Comutador Simples 4. Trabalhos de Impressão 5. Servidor de Base de Dados (Exercício) COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 11

12 1. Semáforos de Trânsito Um semáforo de trânsito com três cores. Apenas uma cor está acesa de cada vez COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 1. Semáforos de Trânsito Um semáforo de trânsito com três cores. Apenas uma cor está acesa de cada vez Vermelho Verde Amarelo COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 4 1

13 1. Semáforos de Trânsito Dois semáforos de trânsito num cruzamento (S1 e S). Não podemos ter dois semáforos a verde! S1 S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 5 1. Semáforos de Trânsito Dois semáforos de trânsito num cruzamento (S1 e S). Não podemos ter dois semáforos a verde! Devemos garantir alternância entre os dois semáforos. S1 Este modelo NÃO garante alternância! S Vermelho S1 Vermelho S Verde S1 Verde S Amarelo S1 Amarelo S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 6 1

14 1. Semáforos de Trânsito Dois semáforos de trânsito num cruzamento (S1 e S). Não podemos ter dois semáforos a verde! Devemos garantir alternância entre os dois semáforos. S1 S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 7 1. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S1 S Vermelho S1 Vermelho S Verde S1 Verde S Amarelo S1 Amarelo S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 8 14

15 1. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S1 S Vermelho S1 Vermelho S Verde S1 Verde S Amarelo S1 Amarelo S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 9 1. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S1 NOTA: A duração deste estado é zero. S Vermelho S1 Vermelho S Verde S1 Verde S Amarelo S1 Amarelo S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 0 15

16 1. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S1 S Vermelho S1 Vermelho S Verde S1 Verde S Amarelo S1 Amarelo S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 1 1. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S1 S Vermelho S1 Vermelho S Verde S1 Verde S Amarelo S1 Amarelo S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 16

17 1. Semáforos de Trânsito Sequência de transições S1 S Vermelho S1 Vermelho S Verde S1 Verde S Amarelo S1 Amarelo S COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções. Sistema Sequencial c/ Monitorização Um sistema executa 4 processos sequenciais: A, B, C e D. Enquanto estiverem a ser executados os processos B e D, é despoletado um processo secundário de monitorização Passos de modelação: 1. Começamos por modelar a sequência de processos;. Depois, modelamos a activação do processo de monitorização. COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 4 17

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 1. Começamos por modelar a sequência de processos COMPA TP - Módulo 1; Sem 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. E agora modelamos a activação do processo de monitorização COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 6 18

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. E agora modelamos a A activação do processo de monitorização Espera B Monitorização C O processo de monitorização é despoletado enquanto existir uma marca em B ou D D COMPA TP - Módulo 1; Sem 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 50 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). COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 8 19

20 . Comutador Simples Por simplicidade vamos modelar apenas 4 portas. Passos de modelação: 1. 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. COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 9. Comutador Simples Por simplicidade vamos modelar apenas 4 portas. Comecemos por modelar o mecanismo RR de serviço às filas do comutador: COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 40 0

21 . Comutador Simples De seguida modelamos a verificação das filas de mensagens e comutação em cada nó: COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 41. Comutador Simples Falta modelar o caso quando o Buffer de mensagens está vazio: COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 4 1

22 . Comutador Simples Falta modelar o caso quando o Buffer de mensagens está vazio: Tamanho do Buffer Tempo de verificação da fila de mensagens (V)( Buffer Msg Chegada Msg Tempo para colocar a mensagem na fila de saída da porta de destino (C) Início Buffer c/ Msg 50 Fim Buffer Vazio Leitura da posição. Se tem menos de 50 marcas, então existem mensagens no buffer; ; senão, o buffer está vazio. COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções Porta X 4 O modelo final:. Comutador Simples COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 44

23 4. Trabalhos de Impressão Temos processos P1, P, P. O processo P1 faz o pré-processamento de trabalhos de impressão. Após o pré-processamento de P1, pode ser executado o processo P ou P que enviam os trabalhos para as impressoras Os processos acedem às seguintes estruturas de dados partilhadas: P1: Acede a I1 ou I P: Acede a I1 P: Acede a I COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções Trabalhos de Impressão Passos de modelação: 1. Vamos começar por fazer a estrutura sequencial básica: Chegada de pedidos P1 P ou P;. Modelar os acessos aos recursos (Impressoras I1 e I): 1. Começamos por modelar o acesso feito por P e P;. Modelar o acesso feito por P1 aos recursos partilhados. COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 46

24 4. Trabalhos de Impressão Vamos começar por fazer a estrutura sequencial básica: Chegada de pedidos P1 P ou P: COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções Trabalhos de Impressão Temos de modelar os acessos aos recursos (Impressoras I1 e I); Começamos por modelar o acesso feito por P e P: COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 48 4

25 4. Trabalhos de Impressão Como modelar o acesso feito por P1 aos recursos partilhados? COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções Trabalhos de Impressão Temos de modelar a alternativa de aceder a um recurso ou outro (I1 ou I) I1 P1 P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P I COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 50 5

26 4. Trabalhos de Impressão Modelar a alternativa de aceder a um recurso ou outro: P1 enquanto utiliza I1 I1 P1 utiliza I1 P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P1 utiliza I P P1 utiliza I1 OU I P1 enquanto utiliza I COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 51 I 4. Trabalhos de Impressão Temos de modelar o facto de apenas poder ser executada uma das opções: I1 P1 utiliza I1 P Fila Pedidos Chegada Pedido Pedido Impresso P1 utiliza I P COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 5 I 6

27 4. Trabalhos de Impressão Adicionando todos os acesso aos recursos, temos o modelo final: COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 5 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 50 processos a pendentes para efectuar leituras. Podem existir em simultâneo um máximo de 10 processos a pendentes para efectuar escritas. COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 54 7

28 5. Servidor de Base de Dados Começamos pelas duas filas; Leitores e escritores: COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções Servidor de Base de Dados E depois modelamos a leitura e escrita: COMPA TP - Módulo 1; Sem Resoluções 56 8