Untitled

Design of Concurrent Software

Det finns en utförligare artikel som beskriver metodiken.

Kursen lär ut en direkt metodik att göra design av samtidig programvara i Ada. Deltagarna lär sig att konstruera enkla, eleganta och låsningsfria system.

Kursen introducerar en metodik kallad "Entety-life modelling (ELM)", som används för att modellera samtidig programvara och särskilt realtidssystem där programvara skall kontrollera ett antal fysiska resurser. ELM baseras på en teori om samtidighet som appliceras på såväl problemdomän som programdomän.

Kursen är avsedd för de som konstruerar parallellt exekverande system. Exemplen med tasks är från Ada 83 och Ada 95. Kunskaper i Ada tasking krävs men idéerna är användbara även i system som inte skrivs i Ada. Kursen är användbar för den som vill ha en djupare förståelse för tasking och samtidighet.

Bo Sandén doktorerade vid KTH 1978 och är sedan 1987 professor vid George Mason University, USA. Hans idéer finns presen-terade i CACM, ett antal böcker och vid åtskilliga internationella konferenser. Som kursmaterial används bland annat hans senaste bok "Software Systems Construction with Examples in Ada", Prentice-Hall, 1994.

Bo I. Sandén, Colorado Technical University, USA

Inledning
Metoder för konstruktion of samtidiga realtidssystem [approaches for the design of concurrent real-time systems]
Metoder byggda på dataflöde [data flow]
Metoder byggda på parallella processer i problemdomänen [methods based on inherent concurrency in the problem]
Modell för samtidighet i problemdomän och programdomän[a concurrency model for both problem domain and software domain]
Ada-syntax (särskilt processer [tasking], skyddade enheter och typer [protected units and types], o. dyl.)
Övningar: guards, skyddade enheter/typer
Ömsesidig uteslutning [mutual exclusion]
Övning: Kontroll av elkraftsdistribution in slutet system (ubåt)
Typer av tillämpningsprogram [application patterns]: Introduktion och översikt.
Periodiska program [periodic applications]
Övning: (avgörs senare)
Program byggda på tidsstyrning [applications with
delayable tasks] (Program som utnyttjar "delay" för att förlägga verksamhet till bestämda tider eller med bestämda intervall.)
övning: Elkraftsdistribution. Trafiksignal.
Program byggda på ändliga automater [finite-state machine applications]
Ändliga automater i allmänhet
Övningar: Dörröppnare for garage, servo för öppning av bilfönster
Implementering av automater som processer [tasks] ellerskyddade enheter.
Ett antal mönster kan urskiljas för program av detta slag, som typiskt innehåller:
processer som periodiskt känner av storheter i det omgivande systemet och/eller avbrottshanterare
en representation av den ändliga automaten antingen som process eller skyddad enhet
eventuellt ett antal (periodiska) processer som påverkar det omgivande systemet som en funktion av aktuellt tillstånd
Övning: någon av de ovannämnda: dörröppnare for garage, servo för öppning av bilfönster
Operatörsprocesser [user thread pattern]
(Processer som speglar det sekventiella beteendet hos en operatör i dialog med systemet.)
Övning: Kassasystem för självbetjäningsbutik eller varuhus
Tillämpningar av löpandeband-modell [assembly-line applications]
Övning: (Avgörs senare)
Situationer med slumpartad utgång [race conditions] (Problem där systemet reagerar på flera olika sätt på en given situation och de olika åtgärderna kan var i konflikt med varandra. Exempel: Ett hisskontrollsystem sänder mer än en hiss för att betjäna ett enda passagerare.)

Teknik för att undvika sådana situationer.

Exempel: Kontrollsystem för hiss

Resurskonflikter. Undvikande av låsning.
Exempel: Kontrollsystem för fabrik med flexibel tillverkning [flexible manufacturing system]
Övning: Automatiserad rangerbangård
Fortsättning av resurskonflikter, osv.
Övriga ämnen:
Dynamiskt omkonfigurerbara system
Exempel: ``Patch bay" för MIDI {Musical instrument digital interface}-system
System med säkerhetskärna [safety kernel]
(Ett program förses med en enkel kärnmodul, som är oberoende av vilken styralgoritm som används och som ser till att endast parametervärden inom vissa givna säkerhetsmarginaler sänds ut till det kontrollerade, fysiska systemet. Genom att t.ex. formellt bevisa en sådan kärna är korrekt kan man förvissa sig om att programvaran som helhet inte överskrider vissa gränsvärden även vid programfel.)
Exempel: Trafikljus
(Säkerhetskärnan garanterar t.ex. att två trafikriktningar på kollisionskurs inte får grönt samtidigt, och att ett omslag från grönt till rött alltid föregås av en viss minimitid med gult ljus, osv.)
Summering och tillbakablick

Gå till Kalendarium