ίκτυα Εξισορόϖησης κατάσταση εξισορροϖητή (balancer state): συλλογή από διακριτικά (tokens) στους συνδέσµους εισόδου και εξόδου του µετάβαση εξισορροϖ

Σχετικά έγγραφα
Το Πρόβληµα Οµοφωνίας Σύγχρονα Συστήµατα Μεταβίβασης Μηνύµατος Μοντέλο Κατάρρευσης (crash model) Οι διεργασίες µπορούν να σταµατούν να εκτελούνται σε

Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» (ε) Κάθε συγκλίνουσα ακολουθία άρρητων αριθµών συγκλίνει σε άρρητο αριθµό.

Ασύγχρονο Σύστηµα ιαµοιραζόµενης Μνήµης Το σύστηµα περιέχει n διεργασίες p 0,, p n-1 και m καταχωρητές R 0,, R m-1. Κάθε διεργασία µοντελοποιείται ως

f(t) = (1 t)a + tb. f(n) =

Το Πρόβληµα Οµοφωνίας Σύγχρονα Συστήµατα Μεταβίβασης Μηνύµατος Μοντέλο Κατάρρευσης (crash model) Οι διεργασίες µπορούν να σταµατούν να εκτελούνται σε

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

i=1 i=1 i=1 (x i 1, x i +1) (x 1 1, x k +1),

Ασύγχρονο Σύστηµα ιαµοιραζόµενης Μνήµης Το σύστηµα περιέχει n διεργασίες p 0,, p n-1 και m καταχωρητές R 0,, R m-1. Κάθε διεργασία µοντελοποιείται ως

Λύσεις Διαγωνισμάτος 1 Ενότητα: Ακολουθίες-Σειρές

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

Μεταθέσεις και πίνακες μεταθέσεων

Ασύγχρονο Σύστηµα ιαµοιραζόµενης Μνήµης Το σύστηµα περιέχει n διεργασίες p 0,, p n-1 και m καταχωρητές R 0,, R m-1. Κάθε διεργασία µοντελοποιείται ως

Το Πρόβληµα Οµοφωνίας Σύγχρονα Συστήµατα Μεταβίβασης Μηνύµατος Μοντέλο Κατάρρευσης (crash model) Οι διεργασίες µπορούν να σταµατούν να εκτελούνται σε

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ημιαπλοί Δακτύλιοι

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

d k 10 k + d k 1 10 k d d = k i=0 d i 10 i.

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

ΑΝΤΙΜΕΤΑΘΕΤΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ, 2013 ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΧΑΡΑ ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΥΣ ΤΜΗΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ, ΑΠΘ


Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος.

Συνεκτικά σύνολα. R είναι συνεκτικά σύνολα.

b. Για κάθε θετικό ακέραιο m και για κάθε A. , υπάρχουν άπειρα το πλήθος πολυώνυμα ( x) [ x] m και ( A) 0.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Σημειώσεις Ανάλυσης Ι (ανανεωμένο στις 5 Δεκεμβρίου 2012)

Ξέρουμε ότι: Συνάρτηση-απεικόνιση με πεδίο ορισμού ένα σύνολο Α και πεδίο τιμών ένα σύνολο Β είναι κάθε μονοσήμαντη απεικόνιση f του Α στο Β.

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

Εισαγωγή στην Τοπολογία

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

Συνεκτικά σύνολα. R είναι συνεκτικά σύνολα.

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 2

Γενικές Παρατηρήσεις. Μη Κανονικές Γλώσσες - Χωρίς Συµφραζόµενα (1) Το Λήµµα της Αντλησης. Χρήση του Λήµµατος Αντλησης.

Μαθηµατική Επαγωγή. Ορέστης Τελέλης. Τµήµα Ψηφιακών Συστηµάτων, Πανεπιστήµιο Πειραιώς

ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΕΣ - ΡΗΤΕΣ ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ P x = x+ 2 4 x x 3x x x x 3x

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Εισαγωγή στην Τοπολογία

n = dim N (A) + dim R(A). dim V = dim ker L + dim im L.

B = F i. (X \ F i ) = i I

Εισαγωγή στην Τοπολογία

Αριθμοθεωρητικοί Αλγόριθμοι

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Συνθήκες Αλυσίδων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Συνθήκες Αλυσίδων

Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο Λύσεις τέταρτου φυλλαδίου ασκήσεων. ( n(n+1) e 1 (

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

. (iii) Μόνο οι εκφράσεις που σχηµατίζονται από τα i,ii είναι προτασιακοί τύποι.

u v 4 w G 2 G 1 u v w x y z 4

1 Ορισµός ακολουθίας πραγµατικών αριθµών

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 5

5 Σύγκλιση σε τοπολογικούς χώρους

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

KΕΦΑΛΑΙΟ 4 AΚΟΛΟΥΘΙΕΣ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ

Ποιές οι θεµελιώδεις δυνατότητες και ποιοί οι εγγενείς περιορισµοί των υπολογιστών ; Τί µπορούµε και τί δε µπορούµε να υπολογίσουµε (και γιατί);

Στοιχεία Θεωρίας Υπολογισµού (1): Τυπικές Γλώσσες, Γραµµατικές

Τίτλος Μαθήματος: Θεωρία Γραφημάτων. Ενότητα: Εισαγωγή σε βασικές έννοιες. Διδάσκων: Λέκτορας Xάρης Παπαδόπουλος. Τμήμα: Μαθηματικών

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Ριζικό του Jacobson

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

n a n = 2. Θεωρούµε τα σύνολα a n = n2 n n 2 + n 1. n a n = a > 0, δείξτε ότι a n > 0 τελικά.

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα Κανονικές Γλώσσες (1)

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L 2 -σύγκλιση σειρών Fourier. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Θεωρία Γραφημάτων 2η Διάλεξη

Έχοντας υπόψιν το Λήμμα του Urysohn, είναι φυσικό να θέσουμε το ακόλουθο ερώτημα: Αν

Apì ton diakritì kôbo ston q ro tou Gauss

Εισαγωγή στην Τοπολογία

2 ) d i = 2e 28, i=1. a b c

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΤΟ ΔΙΩΝΥΜΙΚΟ ΘΕΩΡΗΜΑ

Απειροσ τικός Λογισμός ΙΙ Πρόχειρες Σημειώσεις Τμήμα Μαθηματικών Πανεπιστήμιο Αθηνών

ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ι. Ασκησεις - Φυλλαδιο 8

f(f 1 (B)) f(f 1 (B)) B. X \ (f 1 (C)) = X \ f 1 (C) = f 1 (Y \ C) X \ (f 1 (C)) f 1 (Y \ C). f 1 (Y \ C) = f 1 (Y \ C ) = X \ f 1 (C ).

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηµιαπλοί ακτύλιοι

Κεφάλαιο 3. Ελεύθερα Πρότυπα. στοιχείων του Μ καλείται βάση του e λ παράγει το Μ, και ii) κάθε m M γράφεται κατά µοναδικό

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

τη µέθοδο της µαθηµατικής επαγωγής για να αποδείξουµε τη Ϲητούµενη ισότητα.

1. στο σύνολο Σ έχει ορισθεί η πράξη της πρόσθεσης ως προς την οποία το Σ είναι αβελιανή οµάδα, δηλαδή

Ανοικτά και κλειστά σύνολα

a 1d L(A) = {m 1 a m d a d : m i Z} a 11 a A = M B, B = N A, k=1

Ακουλουθίες ρ. Κωνσταντίνα Παναγιωτίδου

Διάλεξη 4: Απόδειξη: Για την κατεύθυνση, παρατηρούμε ότι διαγράφοντας μια κορυφή δεν μπορούμε να διαχωρίσουμε τα u και v. Αποδεικνύουμε

Ισοδυναμία Αιτ. Και μη Αιτ. Π.Α.

f x 0 για κάθε x και f 1

Μάθηµα Θεωρίας Αριθµών Ε.Μ.Ε

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΑΡΤΙΟΙ) Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 6

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 6

Σηµειώσεις στις σειρές

Τίτλος Μαθήματος: Θεωρία Ομάδων. Ενότητα: Ευθέα Γινόμενα Ομάδων. Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης. Τμήμα: Μαθηματικών

Εισαγωγή στην Τοπολογία

Μορφές αποδείξεων Υπάρχουν πολλά είδη αποδείξεων. Εδώ θα δούμε τα πιο κοινά: Εξαντλητική μέθοδος ή μέθοδος επισκόπησης. Οταν το πρόβλημα έχει πεπερασμ

Παράδειγµα: Προσοµοίωση µιας ουράς FIFO Οι λειτουργίες που υποστηρίζονται από µια ουρά FIFO είναι: [enq(q,x), ack(q)] [deq(q), return(q,x)] όπου x είν

Μορφές αποδείξεων Υπάρχουν πολλά είδη αποδείξεων. Εδώ θα δούμε τα πιο κοινά: Εξαντλητική μέθοδος ή μέθοδος επισκόπησης. Οταν το πρόβλημα έχει πεπερασμ

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΑΡΤΙΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 7

a n = sup γ n. lim inf n n n lim sup a n = lim lim inf a n = lim γ n. lim sup a n = lim β n = 0 = lim γ n = lim inf a n. 2. a n = ( 1) n, n = 1, 2...

sup B, τότε υπάρχουν στοιχεία α A και β B µε α < β.

Θεωρία Γραφημάτων 10η Διάλεξη

ιαιρετότητα Στοιχεία Θεωρίας Αριθµών «Ο Αλγόριθµος της ιαίρεσης» Αριθµητική Υπολοίπων 0 r < d και a = d q +r

V x, y W x, y, y συνιστούν προφανώς ένα ανοικτό

Δένδρα. Μαθηματικά (συνδυαστικά) αντικείμενα. Έχουν κεντρικό ρόλο στην επιστήμη των υπολογιστών :

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

Διάλεξη 4: Θεωρία Γραφημάτων Γραφέας: Σ. Κ. Διδάσκων: Σταύρος Κολλιόπουλος συνεκτικά γραφήματα (συνέχεια) Πρόταση 4.1 Δύο μπλοκ ενός

, για κάθε n N. και P είναι αριθμήσιμα.

Μορφές αποδείξεων. Μαθηματικά Πληροφορικής 2ο Μάθημα. Μορφές αποδείξεων (συνέχεια) Εξαντλητική μέθοδος

Transcript:

ίκτυα Μέτρησης Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 1

ίκτυα Εξισορόϖησης κατάσταση εξισορροϖητή (balancer state): συλλογή από διακριτικά (tokens) στους συνδέσµους εισόδου και εξόδου του µετάβαση εξισορροϖητή (balancer transition) (t,b): η αλλαγή κατάστασης που προκαλείται όταν το διακριτικό t περνά από κάποια είσοδο του t σε κάποια έξοδό του. Μια εκτέλεση του δικτύου είναι µια (πεπερασµένη ή άπειρη) ακολουθία s 0, e 1, s 1, e 2, s 2,, e n, s n, από καταστάσεις και µεταβάσεις εξισορροπητών που εναλλάσσονται: (s i, e i+1, s i+1 ), η µετάβαση e i+1 οδηγεί από την κατάσταση s i στην s i+1 Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 2

ίκτυα Μέτρησης Χρήσιµοι Ορισµοί & Χρήσιµα Λήµµατα Βάθος συνδέσµου x (wire depth, συµβολίζεται depth(x)): το βάθος ενός συνδέσµου που αποτελεί είσοδο στο δίκτυο = 0, ενώ το βάθος ενός συνδέσµου που είναι έξοδος ενός εξισορροπητή µε εισόδους x0, x1 είναι max{depth(x0), depth(x1)}+1. Βάθος δικτύου εξισορόϖησης (depth of the balancing network, συµβολίζεται d): µέγιστο βάθος οποιουδήποτε συνδέσµου. Λήµµα 1: Αν η µετάβαση ενός διακριτικού από την είσοδο στην έξοδο ενός εξισορροπητή απαιτεί χρόνο το πολύ, τότε κάθε διακριτικό που εισέρχεται στο δίκτυο εξέρχεται αυτού σε χρόνο το πολύ * d. n = αριθµός διεργασιών στο σύστηµα w = πλάτος, µέγιστος αριθµός συνδέσµων εισόδου στους εξισορροπητές Ένα δίκτυο µέτρησης ορίζεται να είναι ένα δίκτυο εξισορόπησης του οποίου οι έξοδοι y 0, y w-1, ικανοποιούν την ακόλουθη βηµατική ιδιότητα (step property): Σε κάθε µη-ενεργή κατάσταση, 0 y i y j 1, για κάθε i < j. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 3

ίκτυα Μέτρησης Χρήσιµα Λήµµατα Λήµµα 2: Αν y 0,, y w-1 είναι µια ακολουθία από µη-αρνητικούς ακεραίους, τότε οι ακόλουθοι ισχυρισµοί είναι ισοδύναµοι: 1. Για κάθε i < j, 0 y i y j 1. 2. Είτε yi = yj για κάθε i,j ή υπάρχει κάποιος ακέραιος c τ.ω. για κάθε i < c και j c ισχύει ότι y i y j = 1. 3. Αν m = Σ i=0 w-1 y i, τότε y i = \ceil{(m-i)/w} Λήµµα 3: Ας υποθέσουµε ότι σε κάποια κατάσταση µιας εκτέλεσης ενός δικτύου µέτρησης, m διακριτικά έχουν εισέλθει στο δίκτυο και m έχουν εξέλθει αυτού. Τότε, υπάρχουν µη-αρνητικοί ακέραιοι d i, 0 i < w-1, τ.ω. Σ i=0 w-1 d i = m m και y i + d i = \ceil{(m-i)/w}. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 4

ίκτυα Σύγκρισης & ίκτυα Μέτρησης Ένα δίκτυο ταξινόµησης ορίζεται να είναι ένα δίκτυο σύγκρισης του οποίου η ακολουθία εξόδου είναι µονοτονικά αύξουσα για κάθε ακολουθία εισόδου. Ένα δίκτυο εξισορόπησης είναι ισοµορφικό σε ένα δίκτυο σύγκρισης αν το ένα µπορεί να κατασκευαστεί από το άλλο µε αντικατάσταση των συγκριτών από εξοσοροπητές και το αντίστροφο. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 5

Μέτρηση έναντι Ταξινόµησης Θεώρηµα Αν ένα δίκτυο εξισορόπησης µετράει, το ισοµορφικό δίκτυο ταξινόµησης ταξινοµεί, ενώ το αντίστροφο δεν είναι αλήθεια. Αϖόδειξη Κατασκευάζουµε µια απεικόνιση από τις µεταβάσεις του δικτύου σύγκρισης στις µεταβάσεις του ισοµορφικού δικτύου εξισορόπησης. Θεωρούµε µια αυθαίρετη ακολουθία από 0 και 1ως είσοδο στο δίκτυο σύγκρισης. Για το δίκτυο εξισορόπησης, τοποθετούµε ένα διακριτικό σε κάθε είσοδο της οποίας η αντίστοιχη στο δίκτυο σύγκρισης έχει 0 και δεν τοποθετούµε διακριτικά στις υπόλοιπες εισόδους (δηλαδή σε εκείνες που στο δίκτυο σύγκρισης έχουν 1). Αν τρέξουµε και τα δύο δίκτυα επιτρέποντας σε κάθε ένα να κάνει από ένα µόνο βήµα κάθε φορά (in lockstep), τότε το δίκτυο εξισορόπησης θα προσοµοιώσει το δίκτυο σύγκρισης. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 6

Μέτρηση έναντι Ταξινόµησης Αϖόδειξη (συνέχεια): Με επαγωγή στο βάθος του δικτύου. Βάση Εϖαγωγής: Ο ισχυρισµός ισχύει εξ κατασκευής. Εϖαγωγική Υϖόθεση: Ας υποθέσουµε ότι ο ισχυρισµός ισχύει για συνδέσµους που βρίσκονται στο επίπεδο k. Εϖαγωγικό Βήµα: Θα δείξω ότι ο ισχυρισµός ισχύει για συνδέσµους που βρίσκονται στο επίπεδο k+1. 1. πύλες στις οποίες δύο 0 συναντιούνται. 2. πύλες στις οποίες δύο 1 συναντιούνται. 3. πύλες στις οποίες ένα 0 συναντιέται µε έναν 1. Αφού το δίκτυο ταξινόµησης έχει τη βηµατική ιδιότητα το δίκτυο σύγκρισης ταξινοµεί. Αν ένα δίκτυο ταξινοµεί όλες τις ακολουθίες από 0 και 1, τότε είναι δίκτυο ταξινόµησης. Είναι εύκολο να επαληθευτεί ότι δίκτυα εξισορόπησης µε τοπολογία ισοµορφική των δικτύων σύγκρισης EVEN-ODD και INSERTION δεν είναι δίκτυα µέτρησης. Πόρισµα: Το βάθος οποιουδήποτε δικτύου µέτρησης είναι τουλάχιστον Ω(logn). Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 7

Τα ίκτυα Σύγκρισης INSERTION και EVEN-ODD Το δίκτυο INSERTION Το δίκτυο EVEN-ODD Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 8

Το δίκτυο Συγχωνευτής (Merger network) ίκτυο Εξισορόϖησης MERGER[w] ϖλάτους w: Αποτελείται από δύο ακολουθίες εισόδων x και x που η κάθε µια έχει µήκος w/2, και µια ακολουθία εξόδων y µήκους w. Ας υποθέσουµε ότι το w είναι δύναµη του 2. Εϖαγωγικός ορισµός k = 1 MERGER[2k]: 1 εξισορροπητής µε 2 εισόδους & 2 εξόδους k > 1 MERGER[2k] µε ακολουθίες εισόδου x και x : αποτελείται από 2 δίκτυα MERGER[k] και k εξισορροπητές τ.ω.: 1 ος MERGER[k]: συγχωνεύει την υπακολουθία εισόδων x 0, x 2,, x k-2 του x µε την x 1, x 3,, x k-1 του x (δηλαδή η ακολουθία εισόδου του 1 ου MERGER[k] είναι x 0, x 2,, x k-2, x 3,, x k-1 ). 2 ος MERGER[k]: συγχωνεύει την υπακολουθία εισόδων x 1, x 3,, x k-1 του x µε την x 0, x 2,, x k-2 του x z,z : έξοδοι του MERGER[k] Οι σύνδεσµοι z i, z i αποτελούν τις εισόδους ενός εξισορροπητή του οποίου οι έξοδοι είναι y 2i και y 2i+1. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 9

Το δίκτυο Συγχωνευτής Παραδείγµατα Το δίκτυο MERGER[8] Το δίκτυο MERGER[w] αποτελείται από logw επίπεδα που το καθένα αποτελείται από w/2 εξισορροπητές. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 10

To δίκτυο µέτρησης BITONIC Τοϖολογία BITONIC[w]: κατασκευάζεται επαγωγικά από δύο δίκτυα BITONIC[w/2] των οποίων οι έξοδοι αποτελούν τις εισόδους ενός δικτύου MERGER[w]. Στη βάση της επαγωγής, το δίκτυο BITONIC[1] δεν περιέχει κανένα εξισορροπητή -> οι είσοδοί του είναι απλά και έξοδοι. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 11

To δίκτυο µέτρησης BITONIC - Ορθότητα Λήµµα 4: Αν µια ακολουθία έχει τη βηµατική ιδιότητα, το ίδιο ισχύει και για όλες τις υπακολουθίες της. Λήµµα 5: Αν η ακολουθία x 0,, x k-1 έχει τη βηµατική ιδιότητα, τότε ισχύουν τα εξής για την περιττή και την άρτια υπακολουθία της: Σ i=0 k/2-1 x 2i = \ceil{σ i=0 k-1 x i /2} και Σ i=0 k/2-1 x 2i+1 = \floor{σ i=0 k-1 x i /2}. Αϖόδειξη: To k είναι δύναµη του 2, δηλαδή άρτιος αριθµός. 1. Είτε x 2i = x 2i+1, για 0 i < k/2, ή 2. από το Λήµµα 2 υπάρχει ένας µοναδικός ακέραιος j τ.ω. x j = x j+1 +1 και x i = x i+1, για όλα τα i j, 0 i < k/2. Στην περίπτωση 1 Σ x 2i = Σ x 2i+1 = Σ x i /2. Στην περίπτωση 2 Σ x 2i = \ceil{σ x i /2} και Σ x 2i+1 = \floor{σ x i /2}. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 12

To δίκτυο µέτρησης BITONIC - Ορθότητα Λήµµα 6: Έστω ότι οι x 0,, x k-1 και y 0,, y k-1 είναι αυθαίρετες ακολουθίες που έχουν τη βηµατική ιδιότητα. Αν Σ i=0 k-1 x i = Σ i=0 k-1 y i, τότε x i = y i, για όλα τα i, 0 i < k. Αϖόδειξη: Έστω m = Σ x i = Σ y i. Τότε, από Λήµµα 2 x i = y i = \ceil{(m-i)/k}. Λήµµα 7: Έστω ότι οι x 0,, x k-1 και y 0,, y k-1 είναι αυθαίρετες ακολουθίες που έχουν τη βηµατική ιδιότητα. Αν Σ i=0 k-1 x i = 1 + Σ i=0 k-1 y i, τότε υπάρχει µοναδικός ακέραιος j, 0 j < k τ.ω. x j = y j +1 και x i = y i, για κάθε i j, 0 i < k. Αϖόδειξη: Έστω m = Σ x i = 1+ Σ y i. Από Λήµµα 2, x i = \ceil{(m-i)/k} και y i = \ceil{(m-i-1)/k}. Οι δύο αυτοί όροι είναι ίδιοι για όλα τα i, 0 i < k, εκτός από την τιµή i = (m-1) (mod k). Λήµµα 8: Αν ο MERGER[2k] είναι ανενεργός και οι ακολουθίες εισόδου του x 0,, x k-1 και x 0,, x k-1 έχουν τη βηµατική ιδιότητα, τότε και οι έξοδοι έχουν τη βηµατική ιδιότητα. Θεώρηµα: Σε κάθε ανενεργή κατάσταση, η ακολουθία εξόδου του BITONIC[w] έχει τη βηµατική ιδιότητα. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 13

To δίκτυο µέτρησης BITONIC - Ορθότητα Αϖόδειξη Λήµµατος 8: Με επαγωγή στο logk. Βάση Επαγωγής: 2k = 2 -> MERGER[2k] είναι απλά ένας εξισορροπητής. Ο ισχυρισµός ισχύει! Επαγωγικό βήµα: 2k > 2 - > Εφόσον οι ακολουθίες x και x έχουν τη βηµατική ιδιότητα, το ίδιο ισχύει και για τις άρτιες και περιττές υπακολουθίες τους το ίδιο ισχύει και για τις z και z (από επαγωγική υπόθεση). Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 14

To δίκτυο µέτρησης BITONIC - Ορθότητα Αϖόδειξη Λήµµατος 8 (συνέχεια) o Σ z i = \ceil{σ x i /2} + \floor{σ x i /2} o Σ z i = \floor{σ x i /2} + \ceil{σ x i /2} ιακρίνοντας περιπτώσεις προκύπτει άµεσα ότι: Σ z i και Σ z i διαφέρουν κατά το πολύ 1. 1. Αν Σ z i = Σ z i, από Λήµµα 6 z i = z i. y i y j = z i /2 z j /2 ο ισχυρισµός ισχύει αφού η z έχει τη βηµατική ιδιότητα. 2. Αν τα Σ z i, Σ z i διαφέρουν κατά 1, από Λήµµα 7 z i = z i για όλα τα i, 0 i < k/2, εκτός από ένα µοναδικό ακέραιο m για τον οποίο οι z m και z m διαφέρουν κατά 1. Έστω ότι max{z m, z m } = x+1 και min{z m, z m } = x για κάποιο µη-αρνητικό ακέραιο x. Από τη βηµατική ιδιότητα στα z και z για όλα τα j < m, z j = z j = x+1 και για όλα τα j > m, z j = z j = x. Αφού τα z m, z m παίρνουν µέσα από εξισορροπητή µε εξόδους y 2m και y 2m+1 y 2m = x+1 και y 2m+1 = x. Οµοίως, τα z j, z j παίρνουν µέσα από εξισορροπητή, j m. Επιλέγουµε c = 2m+1 και εφαρµόζουµε το Λήµµα 2. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 15

Υλοϖοίηση των ικτύων Μέτρησης Συστήµατα ιαµοιραζόµενης Μνήµης struct balancer { boolean toggle; struct balancer *next[2]; } void traverse(balancer b) { loop until leaf(b) { i = RMW(b.toggle := NOT(b.toggle); b = b.next[i]; } } /* Κώδικας διάσχισης εξισορροπητή */ Κάθε διεργασία µπορεί να έχει συσχετισθεί µε έναν σύνδεσµο εισόδου από όπου ξεκινά το ταξίδι της µέσα στο δίκτυο. Η αλλαγή του toggle πραγµατοποιείται είτε µε «µικρό» κρίσιµο τµήµα ή µε µια RMW. Παναγιώτα Φατούρου Κατανεµηµένος Υπολογισµός 16