Fra sekvensielt til parallelt

Transkript

1 Fra sekvensielt til parallelt «Sanntidprogrammering etter 33 år» Øyvind Teig senior utviklingsingeniør Autronica Fire and Security, «a UTC company» Gjesteforelesning på Høgskolen i Sør-Trøndelag (HiST) 13.nov

2 Fra sekvensielt til parallelt «Sanntidprogrammering etter 33 år» fremdeles gøy! Øyvind Teig senior utviklingsingeniør Autronica Fire and Security, «a UTC company» Gjesteforelesning på Høgskolen i Sør-Trøndelag (HiST) 13.nov

3 AFS: brannvarsling 3

4 Fra brannmeldere 4

5 Fra brannmeldere til kontrollere 5

6 Fra brannmeldere til kontrollere til sentraler 6

7 Fra brannmeldere til kontrollere til sentraler (neste time med Ommund Øgård) 7

8 Sekvensielt C 8

9 Sekvensielt C C++ 9

10 Sekvensielt C C++ Java 10

11 Sekvensielt C C++ Java main() 11

12 Sekvensielt C C++ Java main() new ThisObject(); new ThatObject(); 12

13 C C++ Java sekvensielt sekvensielt Fremdeles like sekvensielt main() new ThisObject(); new ThatObject(); 13

14 sekvensielt sekvensielt Fint som objekt! 14

15 sekvensielt sekvensielt Fin innmat i prosess! Fint som objekt! 15

16 Objekt -orientert programmering 16

17 Prosess -orientert programmering 17

18 Objekt Prosess -orientert programmering ja, takk! 18

19 Objekt Prosess -orientert programmering Hvilke, når, hvor? ja, takk! 19

20 Prosess 20

21 Prosess Startes lik objekter eller function med static data 21

22 Prosess Startes lik objekter eller function med static data Kjører av seg sjøl 22

23 Prosess Startes lik objekter eller function med static data Kjører av seg sjøl Er tette ingen lekkasje 23

24 Prosess Startes lik objekter eller function med static data Kjører av seg sjøl Er tette ingen lekkasje Kan ha egne tidskrav 24

25 25

26 Meldinger, ikke vha 26

27 Meldinger, ikke vha funksjonskall 27

28 Meldinger, ikke vha funksjonskall pekere til fellesdata 28

29 Meldinger, ikke vha funksjonskall pekere til fellesdata direkte bruk av semaforer 29

30 Meldinger, ikke vha funksjonskall pekere til fellesdata direkte bruk av semaforer pipes 30

31 Meldinger, ikke vha funksjonskall pekere til fellesdata direkte bruk av semaforer pipes meldinger 31

32 Meldinger, ikke vha funksjonskall pekere til fellesdata direkte bruk av semaforer pipes asynkrone meldinger 32

33 Meldinger, ikke vha funksjonskall pekere til fellesdata direkte bruk av semaforer pipes asynkrone meldinger «skjeve» meldingsdiagram 33

34 Meldinger, ikke vha funksjonskall pekere til fellesdata direkte bruk av semaforer pipes asynkrone meldinger «skjeve» meldingsdiagram Som (alle) kan være ok til sitt bruk 34

35 Meldinger, vha 35

36 Meldinger, vha synkrone meldinger 36

37 Meldinger, vha synkrone meldinger asynkrone «signaler» 37

38 Meldinger, vha synkrone meldinger asynkrone «signaler» «rette» meldingsdiagram 38

39 39

40 kommunikasjon= 40

41 kommunikasjon= synkronisering 41

42 halvferdig kommunikasjon= synkronisering 42

43 halvferdig kommunikasjon= synkronisering blokkering 43

44 CSP 44

45 CSP Ada 45

46 Ada CSP KRoC 46

47 CSP Ada KRoC JCSP 47

48 CSP Ada Transterpreter KRoC JCSP 48

49 CSP Ada Transterpreter KRoC JCSP C+kjøresystem 49

50 parallellitet 50

51 parallellitet alt blir enklere 51

52 parallellitet alt blir enklere WYSIWYG-semantikk 52

53 parallellitet alt blir enklere WYSIWYG-semantikk = se på MSC, ikke inni motpart 53

54 parallellitet alt blir enklere WYSIWYG-semantikk = se på MSC, ikke inni motpart Byggeklosser / bibliotek 54

55 parallellitet alt blir enklere WYSIWYG-semantikk = se på MSC, ikke inni motpart Byggeklosser / bibliotek Klient / tjener 55

56 parallellitet nesten alt blir enklere WYSIWYG-semantikk = se på MSC, ikke inni motpart Byggeklosser / bibliotek Klient / tjener 56

57 parallellitet nesten alt blir enklere WYSIWYG-semantikk = se på MSC, ikke inni motpart Byggeklosser / bibliotek Klient / tjener Vranglås! 57

58 parallellitet nesten alt blir enklere WYSIWYG-semantikk = se på MSC, ikke inni motpart Byggeklosser / bibliotek Klient / tjener Vranglås! Sikre design mønstre 58

59 parallellitet nesten alt blir enklere WYSIWYG-semantikk = se på MSC, ikke inni motpart Byggeklosser / bibliotek Klient / tjener Vranglås! Sikre design mønstre Formell modellering = bevis 59

60 rett modell for parallellitet (nesten) alt blir enklere WYSIWYG-semantikk = se på MSC, ikke inni motpart Byggeklosser / bibliotek Klient / tjener Vranglås! Sikre design mønstre Formell modellering = bevis 60

61 mtype = {M_UP, M_DW}; chan Chan_data_down = [0] of {mtype}; chan Chan_data_up = [0] of {mtype}; proctype P1 (chan Chan_data_in, Chan_data_out) { do :: Chan_data_in? M_UP -> skip; :: Chan_data_out! M_DW -> skip; od; }; proctype P2 (chan Chan_data_in, Chan_data_out) { do :: Chan_data_in? M_DW -> skip; :: Chan_data_out! M_UP -> skip; od; En formell modell i Promela kan formelt verifiseres i Spin }; init { atomic { } } run P1 (Chan_data_down, Chan_data_up); run P2 (Chan_data_up, Chan_data_down); Promela / Spin 61

62 mtype = {M_UP, M_DW}; chan Chan_data_down = [0] of {mtype}; chan Chan_data_up = [0] of {mtype}; proctype P1 (chan Chan_data_in, Chan_data_out) { do :: Chan_data_in? M_UP -> skip; :: Chan_data_out! M_DW -> skip; od; En formell modell i Promela }; proctype P2 (chan Chan_data_in, Chan_data_out) { kan formelt verifiseres i Spin do :: Chan_data_in? M_DW -> skip; :: Chan_data_out! M_UP -> skip; od; }; init { atomic { } } run P1 (Chan_data_down, Chan_data_up); run P2 (Chan_data_up, Chan_data_down); Promela / Spin 62

63 CSP Ada Transterpreter KRoC JCSP C+kjøresystem «ChanSched» 63

64 64

65 01 Void P_Prefix (void) // extended Prefix 02 { 03 Prefix_CP_a CP = (Prefix_CP_a)g_CP; // get proc Context from Scheduler 04 PROCTOR_PREFIX() // jump table (see Section 2) some initialisation 06 SET_EGGTIMER (CHAN_EGGTIMER, CP->LED_Timeout_Tick); 07 SET_REPTIMER (CHAN_REPTIMER, ADC_TIME_TICKS); 08 CHAN_OUT (CHAN_DATA_0,&CP->Data_0,sizeof(CP->Data_0)); //first output 09 while (TRUE) 10 { 11 ALT(); // this is the needed PRI_ALT 12 ALT_EGGREPTIMER_IN (CHAN_EGGTIMER); 13 ALT_EGGREPTIMER_IN (CHAN_REPTIMER); 14 galt_signal_chan_in (CHAN_SIGNAL_AD_READY); 15 ALT_CHAN_IN (CHAN_DATA_2,&CP->Data_2,sizeof(CP->Data_2)); 16 ALT_ALTTIMER_IN (CHAN_ALTTIMER, TIME_TICKS_100_MSECS); 17 galt_end(); 18 switch (g_thischannelid) 19 { process the guard that has been taken, e.g. CHAN_DATA_2 21 CHAN_OUT (CHAN_DATA_0, &CP->Data_0, sizeof (CP->Data_0)); 22 }; 23 } 24 } 65

66 Kanal i Amsterdam, nov

67 CSP Ada Transterpreter KRoC JCSP C+kjøresystem 67

68 Ada Go CSP Transterpreter KRoC JCSP C+kjøresystem 68

69 Ada CSP Google Transterpreter KRoC JCSP C+kjøresystem 69

70 70

71 Dønn ferskt! Sjekk denne siden i dag! 71

72 Why build concurrency on the ideas of CSP? Concurrency and multi-threaded programming have a reputation for difficulty. We believe the problem is due partly to complex designs such as pthreads and partly to overemphasis on low-level details such as mutexes, condition variables, and even memory barriers. Higher-level interfaces enable much simpler code, even if there are still mutexes and such under the covers. One of the most successful models for providing high-level linguistic support for concurrency comes from Hoare's Communicating Sequential Processes, or CSP. Occam and Erlang are two well known languages that stem from CSP. Go's concurrency primitives derive from a different part of the family tree whose main contribution is the powerful notion of channels as first class objects. Skal vi gå og prøve Go? 72

73 Fra sekvensielt til parallelt 73

74 Fra sekvensielt til parallelt og multikjerne 74

75 Fra sekvensielt til parallelt og multikjerne Øyvind Teig takk for meg! 75