581332 Rinnakkaisohjelmistot (2 ov)

Kurssikoe 13.5.2004

1. Vastaa lyhyesti seuraaviin kysymyksiin (9 p)
   1. Mitä tarkoitetaan lukkiutumisella (dead lock) ja nälkiintymisellä (starvation)? Anna aterioiviin filosofeihin perustuvat esimerkit lukkiutumisesta ja nälkiintymisestä. (4 p)
   2. Miksi tuottajan ja kuluttajan väliin kannattaa laittaa puskuri? Miten puskurin koko vaikuttaa järjestelmän suorituskykyyn? (2 p)
   3. Miksi semaforien käyttö synkronoinnissa ja tahdistuksessa on suositeltavampaa kuin lukkomuuttujien käyttö? Mitä lisähyötyä on monitorista ?(3 p)

2. Kaivuri ja kuorma-autot monitorissa (12 p)
   Pienellä hiekkakuopalla on töissä yksi kaivuri ja useita kuorma-autoja. Kaivuri on hiekka- kuopan pohjalla ja mättää hiekkaa autoihin.Yksi kuorma-auto kerrallaan ajaa kuopan pohjalle, odottaa kunnes kuorma on täynnä ja sitten poistuu kuopalta. Kaivuri taas odottaa kunnes hiekkakuopan pohjalla on kuorma-auto ja täyttää auton lavan hiekalla. Anna monitoria käyttävä ratkaisu kaivurin ja kuorma-autojen toiminnan synkronointiin. Esitä myös monitoria käyttävien kaivuri- ja kuorma-autoprosessien koodit.
   
   
3. Museokäynti semaforeilla tahdistettuna (15 p)
   Museoon järjestetään vain opastettuja kiertokäyntejä. Museoon halukkaat odottavat sisä-pihalla, kunnes opas saapuu ja aloittaa uuden kierroksen. Kuitenkin, jos ryhmän koko on pienempi kuin 10, niin opas jää odottamaan lisää vierailijoita. Museokierroksen jälkeen vierailijat poistuvat museosta muihin puuhiinsa ja opas varautuu opastamaan seuraavaa ryhmää.
   Oletetaan, että museossa kävijät ja opas ovat prosesseja ja niiden synkronointiin käytetään semaforeja. Kirjoita prosessien toimintoja synkronoivat tarpeelliset koodit opasprosessille ja vierailijaprosesseilla.
   
   
   
4. Tuottajat ja kuluttajat irallaan (15 p)
   Eri tietokoneisssa asynkronisesti toimivat tuottaja- ja kuluttajaprosessit hyödyntävät erillisen puskuripalvelimen tarjoamaa puskurointipalvelua. Puskuripalvelin tarjoaa rajallisen määrän puskuritilaa, johon tuottajat vievät tuotoksensa ja josta kuluttajat niitä hakevat.
   
   1. Tuottaja- ja kuluttajaprosessit kommunikoivat puskuripalvelimen kanssa etäproseduurikutsua (RPC) käyttäen. Kirjoita tarvittavat koodit ja määrittelyt prosessien toiminnan synkronointiin.(10 p)
      
   2. Oletetaan, että puskuripalvelimen ja tuottaja- ja kuluttajaprosessien välinen yhteistoiminta toteutetaankin sanomanvälityksen avulla. Olisiko toiminnan synkronointi nyt jollakin tavalla helpompaa vai hankalampaa? Jos, niin millä tavalla? Miten synkronointi pääpiirteissään nyt tulisi toteuttaa?(5 p)
      

581332 Concurrent Systems (2 cu)

Course examination 13.5.2004

1. Answer shortly the following questions. (9 p)
   
   1. What is meant by dead lock and starvation? Give examples of dead lock and starvation, based on the problem of the eating philosophers. (4 p)
      
   2. What is the use to put a buffer between a producer and a consumer? How does the size of the buffer affect the performance of the system? (2 p)
      
   3. Why is it better to use semaphores for synchronization instead of locks? What advantages, compared to semaphores, do monitors bring? (3p)
      
   
   
2. A digger and lorries in a monitor (12 p)
   A digger and several lorries are working in a small sand-pit. Obviously, the digger is not allowed to start to fill the lorry, if there is now lorry in the pit. New lorries are not allowed to drive down to the pit, if there is already a lorry in the pit. The lorry is not allowed to leave the pit before it is fully loaded. Write the code needed for the co-operation of the digger and lorries using a monitor for synchronization. Write also the code for the digger process and lorry processes that use the monitor.
   
   
3. A visit to a museum syncronized by semaphores (15 p)
   The museum offers only guided tours to the visitors. The arriving visitors wait in the entrance hall until the guide comes and starts a new tour. If the group size is less than 10 the guide has to wait for further visitors. After the tour the visitors leave the museum to do other things and the guide is ready to start a new tour.
   The guide and the visitors are processes that are syncronized using semaphores. Write the routines, necessary for the synchronization of their activities, for both the visitor processes and the guide process.

4. Producers and consumers apart (15 p)
   Consumer and producer processes run in different computers and to be able to work asynchronically they use services provided by separate a buffer server. The buffer server provides a limited amount of buffer space, where producers store their outputs before consumers fetch them.
   
   1. The producer and consumer processes communicate with the buffer server by using remote procedure calls (RPC). Write the necessary codes and declarations for the synchronization of the processes. (10 p)
      
   2. Suppose the buffer server and producer and consumer processes communicate by using message passing. Would it now be easier or more difficult to synchronize the operation and in which way would it be easier or more difficult? How should the synchronization now in principle be done? (5 p)
      
      

process foo  [i = 1 to n] {
 int sum = 0;
 int c [1:n] = ([n] 0);  # comment
 for [i = 1 to 10]  sum = sum + 1;
  }


 monitor M { 
   declarations; 
   procedure A ( formals) {
      body of A; 
   } 
   procedure B( formals) { 
      body of B; 
   } 
 } 
 
 
 module S 
     op op1 (int par1, type par2; result type out); 
     op op2( ); 
 body 
      declarations; 
      proc op1(par1, par2, out) { 
          statements; 
      } 
     proc op2( ) {
          statements; 
      } 
     
     process Internal { 
         statements; 
    } 
 
 end S 

 
 module C
      op op1 (formals1), op2 (formals2);
 body 
     process P1 { 
          declarations; 
          while (true) { 
              in   op1 (formals1) and B1  by e1 -> S1; 
             [ ]   op2( formals2) and B2  by e2 -> S2; 
              ni 
            } 
     } 
 end C