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Este Material est baseado no material Algoritmos Distribudos Modelo Computacional, Antonio A. F. Loureiro 2012.

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Modelo Computacional Modelo Esquema que possibilita a representao de uma entidade. No modelo, s se deve incluir o que for relevante para a modelagem do objeto em questo. Computacional Relativo ao processamento. Definio (nosso contexto): Esquema que descreve como o modelo abstrato do processamento de algoritmos. Importncia Um algoritmo no existe, ou seja, no possvel escrev-lo, se antes no for definido o modelo computacional onde ser executado. Conceito bsico no projeto de qualquer algoritmo.

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Modelo Computacional Que modelos existem? Literalmente dezenas deles. Se no estiver satisfeito, invente o seu! O mais popular (usado) de todos: RAM Random Access Machine. Mundo distribudo: Normalmente ns que seguem o modelo RAM interconectados entre si atravs de troca de mensagens. No existe compartilhamento de memria. Elementos desse modelo N computacional representado pelo modelo RAM. Canal normalmente representado pelo modelo FIFO.

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Modelo RAM Elementos do modelo Um nico processador Memria Observaes: Podemos ignorar os dispositivos de entrada e sada (teclado, monitor, etc) assumindo que a codificao do algoritmo e os dados j esto armazenados na memria. Em geral, no relevante para a modelagem do problema saber como o algoritmo e os dados foram codificados e armazenados na memria.

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Modelo RAM Computao nesse modelo: Processador busca instruo/dado na memria. Uma nica instruo executada de cada vez. Cada instruo executada sequencialmente. Cada operao executada pelo processador, incluindo clculos aritmticos, lgicos e acesso a memria, implica num custo de tempo: Funo de complexidade de tempo. Cada operao e dado armazenado na memria, implica num custo de espao: Funo de complexidade de espao.

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Modelos Computacionais para o Mundo Distribudo Espao de Modelos Computacionais no sequenciais Um espectro bastante largo! Pergunta importante: Todo algoritmo distribudo pode ser implementado em qualquer modelo computacional? Definitivamente NO!

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Problema dos Dois Exrcitos Na Grcia antiga, lugares maravilhosos como este...... Podiam se transformar em cenrios de guerra. Vale perto de Almfiklia, Grcia quando algum filosofo prope o Problema dos dois exrcitos

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Problema dos Dois Exrcitos Cenrio Inicial Exrcito Alfa est em maior nmero que o exrcito Gama mas est dividido em duas metades, cada uma numa lateral do vale. Cada metade do exrcito Alfa est em menor nmero que o exrcito Gama. Objetivo do exrcito Alfa: coordenar um ataque ao exrcito Gama para ganhar a guerra.

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Problema dos Dois Exrcitos O Problema da Coordenao 1.General do exrcito Alfa, do lado esquerdo do vale, chama o seu melhor soldado para levar uma mensagem para o general do exrcito Alfa do lado direito: Vamos atacar conjuntamente amanh s 06:00? Observaes: A nica possibilidade de comunicao entre os dois generais atravs de um mensageiro Os dois generais tm um relgio perfeitamente sincronizado, ou seja, eles sabem pela posio do sol quando 06:00h.

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Problema dos Dois Exrcitos O Problema da Coordenao 2.O soldado do exrcito Alfa atravessa as linhas inimigas e leva a mensagem at o general do outro lado.

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Problema dos Dois Exrcitos O Problema da Coordenao 3.O general do exrcito Alfa do lado direito concorda em atacar o exrcito Gama no dia seguinte s 06:00h.

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Problema dos Dois Exrcitos O Problema da Coordenao 4.O soldado do exrcito Alfa atravessa novamente as linhas inimigas e confirma com o seu general o ataque para o dia seguinte.

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Problema dos Dois Exrcitos O Problema da Coordenao Aps esses quatros passos terem sido realizados, vai haver ataque amanh s 06:00h?

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Problema dos Dois Robos Imagine dois ou mais robs que vo carregar uma mesa de tal forma que um ficar de frente para outro. Problema: Projete um algoritmo para coordenar a velocidade e direo do movimento de cada rob para que a mesa no caia. Os robs s podem comunicar entre si atravs de um canal de comunicao sem fio. Variante do problema anterior!

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Problema dos Dois Robos Considerando o modelo computacional proposto, possvel projetar um algoritmo distribudo para esse problema? NO! No existe um algoritmo distribudo para o problema de coordenao considerando o modelo computacional proposto!

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Alguns comentrios sobre algoritmos distribudos So a base do mundo distribudo, ou seja, de sistemas distribudos. Sistemas distribudos podem ser: Tempo real ou no; Reativos ou no. Sistemas distribudos podem ser especificados tomando-se como base: tempo; eventos.

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Projeto de algoritmos distribudos: Modelo de falhas Descreve as suposies sobre o comportamento funcional dos elementos do modelo computacional ao longo do tempo: n computacional; canal. Para cada um destes elementos possvel fazer diferentes consideraes. Modelo de falhas associado a um n computacional (dois extremos): Falha e pra; Bizantino. Modelo de falhas associado ao canal: Mensagens so perdidas, duplicadas, corrompidas, entregues fora de ordem. Qual a importncia do modelo de falhas no projeto de algoritmos distribudos?

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Projeto de algoritmos distribudos: Canal de Comunicao Mecanismo atravs do qual mensagens so trocadas entre os ns computacionais. Aspectos a considerar: Modelo de falhas; Sentido da comunicao: simplex, half-duplex, full-duplex; Sincronismo: assncrono, sncrono; Tipo de comunicao: unicast, multicast, broadcast, anycast. Qual a importncia do canal de comunicao no projeto de algoritmos distribudos?

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Projeto de algoritmos distribudos: Topologia Define como os ns so interconectados entre si atravs dos canais de comunicao. Existem diferentes possibilidades: Anel; Hipercubo; rvore; Uma outra especfica. Qual a importncia da topologia no projeto de algoritmos distribudos?

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Aspecto tpico de algoritmo distribudo: No determinismo No possvel especificar a priori qual ser a ordem exata de uma computao distribuda. possvel ter no determinismo devido : Concorrncia entre os ns; Especificao (simplificao do nmero de estados); No observabilidade (falta de acesso aos estados internos dos ns). No possvel evitar

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Aspecto tpico de algoritmo distribudo: Sincronizao Deve-se definir como ser feita. necessrio ter sincronizao devido : Competio entre recursos (excluso mtua); Coordenao distribuda.