מטרת הסדנא

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

הסדנא מטרת

להכיר , לחשוף את לתת טעם•הקורס חישוב מקבילי ומבוזר

להציג את ספרי הלימוד, את תחום התוכן, •את סביבת המעבדה, חומרי ההוראה

הקיימים ואת הגישה הדידקטית של הקורס

מתוק

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

בסדנה ? מה

וגישות • התוכן תחום עם פורמלית לא הכרותההוראה

והחומרים • הקורס של פורמלית הצגהבקורס • נוסף נושא עם הכרות

, מניעתו ... שוד של תכנון אוממחשבים העולם והצלת

משוגעים......

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

המושלם 1השודהיו • ובעלה בחשבונם 10000לאישה ₪

.' הצבי ' קרן בבנק המשותףעם • להיות ללקוח שאסור מדיניות יש בבנק

מחשבון כסף למשיכת ובקשות שלילית יתרה . זו מדיניות לפי נדחות או מאושרות

בסוף ... • לבנק ובעלה האישה נכנסו א ביוםבעיה !!! יש כי מהכספרים אחד גילה היום

קרה ?? זה איך קרה ?? מה

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

הקופות של האלגוריתם

א ב קופה קופה

Itra Itra -10000

אזיItra>= 10000אם

Itra Itra -10000

אזיItra>= 10000אם

Show time!!!

אפשרות שיש ההוכחה את נמחיז! שכזה מושלם לשוד

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

כשל המוכיח כשל תסריט המוכיח תסריט

Entity 2 Entity 1

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

האפשרויות ??? כל מהן

האם יתכן0 שיתרתם תהיה למרות שימשכו

20K?

תמיד האם? כזה שוד יצליח

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

ובהמשך...

!!פתרון הבעיה

תחילה ..... אך

To be continuedTo be continued..……..……

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

מקבילי בחישוב בסיסיים מושגים

אחד או יותר תהליךאלגוריתם מקבילי – •שביצועם במקביל.

הוראות )המבוצעות לפי סדרתתהליך – •הסדר(

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

מקבילי כשל

מהאופי • ורק אך הנובע בתוכנית כשל . התוכנית של המקבילי

זאת .... • ובכל תקין הוא בתוכנית רכיב כל. קורה הכשל

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

כשל !!!!!!! איזה חידון

למה לא הצליחו לבנות •את מגדל בבל ?

איזה כשל היה •באלגוריתם הבנייה ?

מדוע אמרו חז"ל – אין •משיחין בשעת הסעודה פן יקדים קנה לוושט ?

איזה כשל ניסו למנוע ?•

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

כשל סוגי

בתקשורת !• כשל

בתיאום !• כשל

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

בנה וביצוע מפסקל מקבילי: תכנית מקבילית.

process )תהליכים מורכבת מתוכנית מקבילית• .–ים process( וחלק ראשי בו מופעלים ה –

החלק הראשי מבוצע סדרתית אף הוא

שזירה ביצוע תוכנית מקבילית הוא על-ידי • של הוראות התהליכים. שרירותית

סריטת )הרצה ( יכול להתבצע ביצועבכל •אחד של התוכנית.

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

דוגמא – מקבילי 1אלגוריתם

Hebrewתהליך

Shalom הצג כפלט

Olam הצג כפלט

Englishתהליך

Hello הצג כפלט

Wolrd הצג כפלט

התבונן באלגוריתם המקבילי הבא: מהו הפלט ?

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

program Hello; process English; begin write('Hello'); write('World '); end ; process Hebrew; begin write('Shalom '); write('Olam '); end ;begin parbegin English; Hebrew; parend;end.

1דוגמה לתכנית מקבילית

parend ל- parbeginבין •מופיעים רק שמות

תהליכים ,ביצוע parend מפעיל את כל

התהליכים ביחד.

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

concurrencyמדמה המקבילות – simulator

מאפשר לכתוב תוכניות ולהריצן•שתי אפשרויות הרצה :•

הרצה אוטומטית –הרצה ידנית–

הוראות בסיסיות:•CPלכניסה לסביבה , הקש – ואת שם הקובץ ללא סיומתOלפתיחת קובץ , הקש –f10לעריכה הקש , ליציאה מערכיה חזרה למסך ראשי הקש –R להרצה , הקש Cלהידור הקש –

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

תרגיל

(cpהכנס לסביבת המעבדה ) הקש • והדר אותוhelloe.pasטען את הקובץ •הרץ את התוכנית פעמיים ורשום בכל פעם •

את הפלט שהתקבל. helloתכנן תסריט עבורו מתקבל הפלט •

shalom world olamוהרץ תסריט זה

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

תסריט ? מייצגים איך

בשני . • מדובר עם במיוחד נוח זמן ציר ידי עלתהליכים

• . הן שמאליות עמודות מעקב טבלת ידי עליתבצע , מהם מאחד בתכנית התהליכים

.) שאר ) לביצוע הבא משפט המשפט. ולפלט למשתנים הן העמודות

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

בטבלה תסריט לייצוג דוגמא

המשפט הבא לביצוע מ-

English

המשפט הבא לביצוע מ-

Hebrew

הפלט

Writeln (‘hello’)Hello

Writeln (shalom’)Shalom

Writeln (‘world’)World

Writeln (‘olam’)Olam

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

- זמן ציר ידי על נוספת דוגמא

write (‘Hello’)

write (‘Shalom’)

write (‘World’)write (‘Olam’)

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

נוספת ? דוגמא

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

תרגיל : נשנה את החלק הראשי של , מהם הפלטים helloeהתוכנית

האפשריים?begin {התהליך הראשי} writeln('I want to say '); parbegin English; Hebrew; parend; writeln('!!!'); writeln('Thank you for listening.'); end.

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

2דוגמא לתוכנית ; Program exampleמקבילית

var A,B,C : integer ;

process P1 ; begin A:= B: Write (A) ; C:= C+1 ; end {p1}; process P2 ; begin B := C: Write (B) ; A:= A+1 ; end {p2};

process P3 ; begin C:= A: Write (C) ; B:= B+1 ; end {p3}; begin {main}A:= 0; B:= 1; C:= 2; parbegin P1 ; P2 ; P3 ; parend ; end.

Interleaving engineיפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

Process p1;begin A:=B; write(A); C:=C+1end{p1};

Process p2;begin B:=C; write(B); A:=A+1end{p2};

Process p3;begin C:=A; write(C); B:=B+1end{p3};

Interleaving engine

Next sentence to be executed

Next sentence to be executed

Next sentence to be executed

Scenario

A:=B;

Next sentence to be executed

B:=C;

Next sentence to be executed

Next sentence to be executed

write(A); C:=C+1; C:=A;

Next sentence to be executed

write(C);

Next sentence to be executed

write(B);

Next sentence to be executed

B:=B+1; A:=A+1;

Next sentence to be executed

Next sentence to be executed

Next sentence to be executed

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

תסריטים תרשים

-,-

-,o

-,s

-,-

-,o

-,-

w ,-

w .o

w ,s

-,-

-,o

-,-

w ,-

w ,o

-,-

w ,-

h ,-

h ,o

h,s

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

מעבדה תרגיל

שני • פעולות את המדמה תוכנית כתובבבעיית ובאישה בבעל שטיפלו הכספרים

המושלם פשטות. 1השוד לצורך הנחבהם .. רק טיפלו שהקופות

לכשל • שהוביל התסריט את ומצא ידנית הרץ. התסריט. את רשום המקבילי

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

: המושלם השוד מעבדה 2תרגילאחד • כשכל לשוויץ הגיעו ובעלה האישה

בצקלונו לחזור 10000אוחז והחליטו ₪ . חשבון לפתוח פנו לכן הפטנט על

.' הברבור ' קרן בבנק משותףצורך • אין שלהפקדות מדיניות יש בבנק

חייבים .. לתלונות אבל מזהה בתעודהלבנק • ובעלה האישה נכנסו ג ביום

" א כ היום" ... 10000והפקידו בסוף ח שראו .. ? לדעתך מה חשבון דף כשהוציאו

קרה.. ?? זה איך ו

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

המשך התרגיל

נסחו טענה העונה •לשאלה: 'מה יכלו האישה

ובעלה לראות ?' rob2טענו את התוכנית •

ומצאו הוכחה לטענתכם

והמיץ הרובוטים בעייתשני רובוטים צריכים להמתיק כוס מיץ בדיוק בכפית סוכר

אחת. לכל אחד מהרובוטים יש תהליך זהה:

טעם את המיץ אם אינו מתוק אזי

לך למטבח קח כפית עם סוכר

חזור הוסף כפית סוכר

האם האלגוריתם

נכון ?

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

נכונות שולל תסריט רובוט א רובוט ב

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

משופר אלגוריתם

טעם את המיץ אם אינו מתוק אזי

לך למטבח קח כפית עם סוכר

חזור טעם את המיץ

אם אינו מתוק אזיהוסף כפית סוכר

זה האם??? נכון

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

תסריט שולל נכונות

טועם (בפעם השניה)טועם (בפעם השניה)

מוסיף סוכרמוסיף סוכר

טועם

הולך להביא סוכר

טועם

הולך להביא סוכר

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

נכונות

נכונה = תכניתשלמהו תקינהתוכנית

תסריטים אין

' '

שדרישת רעים

שוללת !התיאום

התסריטים כל

התיאום שדרישתשוללת אינה

להתאפשר חייבים

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

הקולנוע כרטיסי בעיית

קופה • קולנוע המוכרת ממוחשבתלאולם . שבאולם לסרט כרטיסים

הטוב • למושב הכרטיס את מקבל הלקוח . תכנה בעזרת פועלת הקופה הפנוי ביותר. ביותר הטוב הפנוי המושב מהו המחליטה

להוסיף • שתמכור רוצים נוספת קופה . אולם באותו סרט לאותו במקביל כרטיסיםלהדפסת מדפסת תהיה קופאי עמדת בכל

.כרטיסים

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

) אחת ) לקופה נוכחי אלגוריתם

Seat<> -1כל עוד Seat המקום_הפנוי_הטוב_ביותר

אזי Seat <> -1 אם (Seat סמן_מקום_תפוס )

(Seat הדפס_כרטיס )

קופות שתי בין אפשרי כשלכרטיסים

Seat Find_Best

Seat Find_Best

Mark(Seat2)

Mark(Seat2)

Print (Seat2) Print (Seat2)

Office2 Office1

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

בבנק הכספרים בעיית

בבנק 'הצבי' מנוהלים חשבונות של לקוחות הבנק. חלק •מהחשבונות משותפים .

יש שתי עמדות כספרים, בהן מטפל קופאי בלקוח. •לקוח יכול לברר את יתרתו ולמשוך כסף מחשבונו. משיכה •

מאושרת רק אם סכום המשיכה גדול או שווה ליתרה שבחשבונו.

מחשוב הבנק ייעשה על-ידי שני תהליכים שכ"א תומך בעמדת •כספר אחת ותהליך מעדכן הכנסות המקבל הודעות ממחשב הסניף הראשי על הכנסות של לקוח )משכורת, וכד'( ומעדכן

את היתרה בהתאם. )לא נטפל בהפקדות צ'קים ופעולות נוספות(.•

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

הכספרים בבעיית אפשרי כשל

ייתכן שביתרה יישאר יותר מידי כסף !

שביתרה יתכןמידי מעט יישאר

כסף !

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

תסריטים לתת תוכלו האםכשל ? המוכיחים

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

כשל המוכיח תסריט

Entity 2 Entity 1

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

תסריט המוכיח כשל

Entity 2 Entity 1

בדוק יתרה

בדוק יתרה

השם ליתרה

השם ליתרה

!!המשאב המשותף – יתרת הלקוח פעולות הבודקות (צהוב) ומשנות (כחול) את מצבו

אסור שתישזרנה זו בזו

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

הכשל מהות

synchronization פעולות הישויות תיאום•בעיית בתוך הבעיה האלגוריתמית מסתתרת •

ביצוע פעולות דרישה לתיאום. יש תיאוםמסוימות של הישויות. פתרון בעיית התיאום

)אלגוריתמים מנגנוני תיאוםהוא על-ידי האחראיים על תיאום בין הישויות( בעזרתם

מספקים את דרישות התיאום

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

לבעיות- טיפוס אב

ניתן להכליל את כל הביות שנתקלנו בהן • כללית יותר. לבעיית עלהיום,

דרישת התיאום בבעיית העל היא היא •שהפעולות המשתמשות במשאב המשותף

לא יישזרו זו בזו.

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

הקריטי הקטע בעיית

ישויות בשתי קוד קטעי קיימיםבמערכת

במקביל • שיתבצעו שאסור) קריטיים) קטעים

לזה • זה קריטיים הם הקטעיםאת - לאפשר חייב הפתרון בלבד

הביצוע ! תסריטי שאר כל

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

) הקטע ) העל לבעיית כללי פתרוןהקריטי

א • ישותקריטי • לא קטעשאפשר • עד המתן

קריטי לקטע להיכנסקריטי • קטע בצעלהיכנס • שאפשר סמן

ב • ישותקריטי • לא קטעשאפשר • עד המתן

קריטי לקטע להיכנסקריטי • קטע בצעלהיכנס • שאפשר סמן

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

התיאום אמצעי

או, כיצד נממש ' המתן עד שאפשר' וכיצד נאותת ש'אפשר'?

בעזרת אמצעי תיאום וכללים.

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

מהיום תיאום לאמצעי דוגמאותיום

הכשל•

הפתרון •

מהוהפתרון

יוצא הדופן?

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

הדוגמא המשך התמונות בין ההבדל מה? לתחתונות העליונות

יפעת קוליקנט, מכון ויצמן למדע

תיאום אמצעי

סמפור- - • חדשים טיפוסים ידי על בעזרת – • או הודעות וקבלת שליחת ידי על

- רשת ידי על או יש אם המשותף הזיכרוןתקשורת