Технологические сети Кана

• Основы технологической сети Кана

  • Технологическая сеть Кана (KPN) — это распределенная модель вычислений с последовательными процессами и неограниченными каналами. 
  • Модель требует блокировки чтения и неблокирующей записи. 
  • KPN демонстрирует детерминированное поведение без зависимости от времени выполнения и задержек связи. 

• История и применение

  • KPN были введены Жилем Каном в 1974 году и изначально использовались для моделирования параллельных программ. 
  • Модель применяется в различных вычислительных задачах, включая обработку сигналов, потоковую обработку и языки программирования потоков данных. 

• Модель исполнения

  • KPN описывают системы обработки сигналов, где потоки данных преобразуются последовательно или параллельно. 
  • Для выполнения модели не требуется многозадачность или параллелизм, процессы взаимодействуют через FIFO. 
  • Процессы считывают и записывают атомарные элементы данных (токены) из каналов. 

• Примечания по процессам

  • Процессам не требуется считывать входные данные или иметь каналы ввода, они могут действовать как чистые источники данных. 
  • Процессам не нужно записывать выходные данные или иметь каналы вывода. 
  • Тестирование входных каналов на наличие токенов может быть разрешено для оптимизации, но не должно влиять на выходные данные. 

• Семантика запуска процессов

  • Процесс может быть смоделирован как конечный автомат, который сначала считывает данные из одного канала, затем из другого, вычисляет и записывает данные в третий канал. 

• Свойства KPN

  • Каналы строго ограничены, количество токенов зависит от порядка выполнения процессов. 
  • Планирование и максимальная пропускная способность FIFO должны быть реализованы на практике. 
  • Блокировка записи может использоваться для предотвращения переполнения FIFO, но может привести к тупиковым ситуациям. 

• Закрытые и открытые системы

  • Закрытые KPN не имеют внешних входных или выходных каналов, процессы выступают в качестве источников или приемников данных. 
  • В открытых KPN каждый процесс имеет хотя бы один входной и выходной канал. 

• Детерминизм и монотонность

  • Процессы KPN являются детерминированными и монотонными, что гарантирует воспроизводимость результатов. 
  • События в разных сигналах KPN не связаны по порядку, что классифицирует модель как несвоевременную. 

• Приложения KPN

  • KPN применяются в академическом моделировании потоковых приложений и в реальных аппаратных реализациях, таких как процессоры Ambric Am2045 и движки искусственного интеллекта в AMD Xilinx. 

• Рекомендации

  • Для дальнейшего изучения темы рекомендуется прочитать дополнительную литературу.