Als Vorbereitung zur nächsten Aufgabe sollen Sie ein Programm vmult.c
schreiben, welches zwei ganzzahlige Vektoren miteinander multipliziert und
den resultierenden Wert als Exitstatus zurückliefert. Das Endergebnis
soll sich im Bereich zwischen 0 und 254 befinden, allerdings können die
Zwischenergebnisse diesen Bereich verlassen - beachten Sie dies. Falls der
Bereich verlassen wurde, soll der Exitstatus 255 sein.
Die Daten erhält vmult.c über die Kommandozeile (d.h. argc und argv),
die Dimension der Vektoren soll aus der Anzahl der Argumente berechnet werden.
Falls die Anzahl der erhaltenen Werte ungerade ist, liegt ein Fehler vor und
das Programm soll auch hier den Exitstatus 255 liefern.
Hier ein Beispiel, bei dem die Vektoren (1,1,1,4) und (-1, -2, -3, 5) miteinander multipliziert werden:
$ ./vmult 1 1 1 4 -1 -2 -3 5 $ echo $? 14 $
Achtung Forklawine: Programmieren Sie diese Aufgabe nur zuhause oder auf einem Arbeitsplatzrechner!
In fast allen Anwendungen von Mathematik in der Technik wird an irgendeiner Stelle die Multiplikation zweier quadratischer Matrizen verwendet. Da die meisten Rechner heutzutage mehr als einen Prozessorkern besitzen, wäre der klassische Ansatz der seriellen Berechnung aller Matrix-Einträge Zeitverschwendung.
Ihre Aufgabe ist es daher, eine parallele Matrixmultiplikation mmult.c
zu implementieren. Dabei berechnet jeder Kindprozess genau einen Eintrag der
Ergebnismatrix, indem er vmult.c (über exec()) ausführt.
Der Hauptprozess soll keinerlei Berechnungen durchführen, sondern
nur die Kindprozesse koordinieren.
Die Werte der Matrizen soll mmult.c über die Standardeingabe lesen,
und zwar diesmal als ASCII-Klartext. Zunächst wird hier die Dimension n der
Matrizen angegeben (n <= 50), danach folgen in der gleichen Zeile (von links
nach rechts, dann von oben nach unten) die n*n Einträge der ersten Matrix und
anschließend die n*n Einträge der zweiten Matrix. Für das Einlesen können
Sie scanf() verwenden.
Man bekommt keinen Geschwindigkeitszuwachs, wenn man mehr parallel laufende Prozesse hat, als das System Prozessorkerne besitzt. Deswegen soll es möglich sein, die Anzahl der parallel laufenden Kindprozesse zu begrenzen. Die Begrenzung wird über die Kommandozeile festgelegt. Wird dort nichts angegeben, sollen maximal 5 Kindprozesse zur gleichen Zeit laufen.
Sollte eine Multiplikation den erlaubten Wertebereich verlassen, soll das Programm eine entsprechende Fehlermeldung ausgeben. Im Erfolgsfall ist die Matrix in einer lesbaren Form auszugeben.
In folgendem Beispiel werden zwei Matrizen mit maximal 2 Kindprozessen multipliziert:
$ cat input 3 1 0 1 0 2 0 0 0 -3 4 5 6 7 8 9 -3 -4 -5 $ ./mmult 2 <input 1 1 1 14 16 18 9 12 15 $
Viel Erfolg!