Exam text content

TIE-02500 Rinnakkaisuus

Tentti 22.5.2015

 

 

Tentin vastuuhenkilö: jyke.saviaGtut.fi

Laskimen käyttö on kiellettyä.

Tenttiohjesäännön 28 mukainen ilmoitus: tenttipaperia ei tarvitse palauttaa, mutta siitä ei
saa tehdä paperilennokkia eikä sillä saa roskata luontoa.

| Muista kirjoittaa kaikkiin vastauspapereihin nimesi ja opiskelijanumerosi.

Vastauksessa oleta vastaavasi sellaisen ihmisen esittämään kysymykseen, joka tuntee kohtalaisen hyvin ohjelmistotekniikan

 

aihealuetta muutoin paitsi juuri tämän kysymyksen osalta. Mieti etukäteen vastauksesi pääkohdat ja lajittele ne johdonmu-
kaiseen järjestykseen — älä kirjoita yhteen pötköön kaikkea mieleen tulevaa. Muista vastata kaikkiin tehtävän kysymys-
lauseisiin, sillä täysiä pisteitä ei voi saada jos kaikkiin kysyttyihin asioihin ei ole vastattu. Jos vastaus vaatii ohjelmakoodin

kirjoitamista, sen ei tarvitse olla pilkulleen syntaksiltaan oikein. Mikä tahansa johdonmukaisesti käytetty ja yleisessä käytössä

 

 

olevia ohjelmointirakenteita sisältävä koodin esitysmuoto käy.

 

 

 

 

Ohjelma 1: Vähennysohjelma

namespace moduuli (
unsigned int CountDown = 42;

void Vahenna() (
unsigned int TyoKopio = CountDown;
TyoKopio = TyoKopio — 1;
CountDown = TyoKopio;

J

1. [2 pistettä] Ohjelmakoodia suorittavilla suorityssäikeillä (threads) on paikallista ja yhteistä muis-
tia. Mitä nämä termit tarkoittavat ja miten ne näkyvät ohjelmassa 1?

2. Ohjelman 1 funktiota Vahenna () kutsuu ohjelman käynnistyksen jälkeen kaksi suoritussäiettä.
Molempien tulisi vähentää muuttujan Count Down arvoa yhdellä, joten odotettu lopputulos on
40. Näin ei ohjelmoijan hämmästykseksi kuitenkaan aina tapahdu.

(a) [3 pistettä] Miksi lopputulos voi ollä vä? 4? Selosta yksi suoritusketju, jossa odotettu lop-
putulos saadaan ja toinen, joka menee pieleen.

(b) [3 pistettä] Mitä on suoritussäikeiden poissulkeminen? Miten sen avulla ohjelmassa voitai-
siin varmistaa, että odotettu lopputulos saadaan laskennassa aina? Tee tarvittavat muutokset
ohjelmaan.

sivu1 /3

 

6p.
3. Kerro lyhyesti mitä seuraavat asiat ovat? 11p.
(a) [1 piste] Suoritussäikeen vuoronnus (scheduling)
(b) [1 piste] Suoritussäikeen nälkiintyminen (starvation)
(c) [1 piste] Mikä on aktiivinen olio (active object)?
(d) [2 pistettä] Miten rinnakkaisuuden hallinta viestinvälityksellä (CSP tyyppiset ohjelmointi-
kielet) eroaa säikeiden käytöstä?
(e) [2 pistettä] Atominen konekäsky. Anna esimerkki tällaisesta käskystä (selosta myös mitä
käsky tekee — pelkkä nimi ei riitä)
(£) [2 pistettä] Käänteisprioriteettiongelma (priority inversion problem)?
(g) [2 pistettä] Mitä on ohjelmointikirjaston säieturvallisuus (thread safety)?

4. Rinnakkaisuutta tukevassa ohjelmointikielessä coffeex on tuki monitoreille. 7p.
(a) [1 piste] Minkälainen rakenne monitori on ohjelmoijan näkökulmasta?
(b) [1 piste] Miten monitori pitää huolen poissulkemisesta?
(c) [1 piste] Miten monitorin sisällä oleva säie voi odottaa toisen säikeen tehtävän valmistumis-
ta (synkronointi)?
(d) [4 pistettä] Toisesta ohj elmointikielestä siirrettävä ohjelma käyttää semaforeja. Miten toteu-
tat semaforin toiminnallisuuden monitorin avulla?

 

TIE-02500 Rinnakkaisuus tentti 22.5.2015 sivu2 /3

 
 

 

5. [4 pistettä] WWW-palveluun CatBook voivat käyttäjät ladata valokuvia lemmikeistään ja palvelu
taltioi kuvat myöhemmin ihailtaviksi. Palvelu tekee tällä hetkellä seuraavat toimenpiteet luetel-
lussa järjestyksessä:

1. Lataa kuva käyttäjältä käsiteltäväksi (100 millisekuntia). Kehnosta verkko-ohjelmoinnista
johtuen latausrutiin suoritus hidastuu, jos sitä kutsuu useampi säie kerrallaan (ensimmäinen
säie 100 ms, jokainen seuraava säie hidastaa 1000 ms lisää kaikkia latauksia).

2. Kerää kuvatiedoston metadatasta kuvauspaikan GPS-koordinaatit ja muu kiinnostava me-
tainformaatio (10 ms)

3. Muunna kuva mustavalkoiseksi (50 ms)

4. Algoritmi etsii mustavalkokuvasta kaikki kissat (600 ms)

5. Jokaista löydettyä kissaa varten tuotetaan uusi kuvatiedosto, johon on kopioitu alkuperäi-
sestä kuvasta vain kyseinen eläin (100 ms per löydetty kissa)

6. Alkuperäinen kuva, kerätty metainformaatio ja kaikki tuotetut uudet kissakuvat talletetaan
tietokantaan (100 ms, kaikki tiedot talletetaan yhtenä tietokantakutsuna)

Koska kaikki edellä kuvatut operaatiot pitää suorittaa loppuun ennen kuin seuraavan käyttäjän
kuva voidaan ottaa käsittelyyn, niin palvelu on osoittautunut sen suuren suosion seurauksena liian
hitaaksi. Hahmottele tälle sarjalliselle ohjelmalle uusi rakenne, jossa sen nopeutta parannetaan
käyttäen rinnakkaisuutta. Kaaviokuva ja selostus rakenteesta riittää — ohjelmakoodia ei tarvitse
kirjoittaa.

TIE-02500 Rinnakkaisuus tentti 22.5.2015 sivu 3 /3