Programowanie współbieżne

Wykład:

● Metody synchronizacji w modelu współbieżnym:

○ zmienne współdzielone (koalgorytmy wzajemnego wykluczania),

○ semafory,

○ monitory.

● Analiza poprawności algorytmów współbieżnych (bez użycia LTL - u).

● Metody synchronizacji w modelu rozproszonym:

○ komunikacja synchroniczna,

○ komunikacja asynchroniczna (przestrzeń krotek).

● Spójność i modele spójności:

○ linearizability (or atomicity),

○ sequential consistency,

○ causal consistency,

○ eventual consistency.

● Wydajność w modelu współbieżnym:

○ work, span, speed - up, parallelization - ilustrowane i szacowane programami w CILK - u.

● Metody programowania współbieżnego (wykłady wprowadzające do laboratoriów; synchronizowane z laboratoriami):

○ wątki POSIX,

○ współbieżność w Javie (klasyczna, java.util.concurrency),

○ współbieżność w CPP.

Laboratorium:

● Współbieżność POSIX-owa:

○ fork,

○ pthreads (bez cancel),

○ semafory.

● Współbieżność w Javie:

○ monitory,

○ java.util.concurrent.

● Współbieżność w CPP:

○ atomic data types,

○ transactional memory,

○ task - based parallelism.

Ćwiczenia:

● algorytmy wzajemnego wykluczania -pamięć współdzielona,

● algorytmy wzajemnego wykluczania -rozproszone (przez komunikaty),

● semafory,

● monitory,

● komunikacja synchroniczna,

● synchronizowana baza danych (model dla rozproszonych struktur danych typu BigTable),

● CILK: obliczanie work, span, parallelism.

Wiedza: Student

● ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną w zakresie programowania, algorytmów i złożoności, architektury systemów komputerowych, systemów operacyjnych, technologii sieciowych, języków i paradygmatów programowania, baz danych, inżynierii oprogramowania (K_W02);

● zna zasady działania systemów operacyjnych ze szczególnym uwzględnieniem procesów, współbieżności, szeregowania zadań i zarządzania pamięcią (K_W07);

● zna podstawowe metody projektowania, analizowania i programowania algorytmów (projektowanie strukturalne, rekurencja, metoda dziel i rządź, programowanie z nawrotami, poprawność, metoda niezmienników, złożoność obliczeniowa).

Umiejętności: Student

● potrafi pisać, uruchamiać i testować programy w wybranym środowisku programistycznym;

● projektuje, analizuje pod kątem poprawności i złożoności obliczeniowej oraz programuje algorytmy; wykorzystuje podstawowe techniki algorytmiczne i struktury danych;

● rozumie niskopoziomowe zasady wykonywania programów;

● opisywać problemy związane z wykonywaniem programów współbieżnych (K_U10);

● potrafi ocenić, na podstawowym poziomie, przydatność rutynowych metod i narzędzi informatycznych oraz wybrać i zastosować właściwą metodę i narzędzia do typowych zadań informatycznych;

● pozyskiwać informacje z literatury, baz wiedzy, Internetu oraz innych wiarygodnych źródeł, integrować je, dokonywać ich interpretacji oraz wyciągać wnioski i formułować opinie (K_U02);

● samodzielnie planować i realizować własne uczenie się przez całe życie (K_U09).

Kompetencje społeczne: Student

● jest gotów do krytycznej oceny posiadanej wiedzy i odbieranych treści (K_K01);

● jest gotów do pracy z zachowaniem uczciwości intelektualnej w działaniach własnych i innych osób; przestrzegania zasad etyki zawodowej i wymagania tego od innych oraz dbałości o dorobek i tradycje zawodu informatyka (K_K02);

● jest gotów do uznawania znaczenia wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych oraz wyszukiwania informacji w literaturze oraz zasięgania opinii ekspertów (K_K03).