Modulbeschreibung
Parallele Programmierung
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Credits:
Lernziele:
Programmierung von parallelen, nebenläufigen und asynchronen Systemen.
Die Studierenden können:
-
die Konzepte der Nebenläufigkeit darstellen und in Programmen anwenden
-
die Korrektheitskriterien der Nebenläufigkeit erläutern, typische Gefahren erkennen und vermeiden
-
Programme mittels Parallelisierung auf Multi-Cores, GPUs und Cluster beschleunigen
-
Programme mittels Asynchronität nicht-blockierend entwerfen
-
Verschiedene Programmiermodelle für Nebenläufigkeit erklären
Verantwortliche Person:
Standort (angeboten):
Empfohlene Module:
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Paralleler oder vorgängiger Besuch von Betriebssysteme 2 vorteilhaft.
Skriptablage:
Modultyp:
ECTS-Credits pro Kategorie
Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Zulassungsbedingungen zur Prüfung:
Bestehen der Testatbedingungen; d.h. mehrere erfolgreich bestandene Testat-Übungsserien.
Kurse in diesem Modul
Parallele Programmierung
Kürzel:
Semester:
Plan und Lerninhalt:
Grundlagen des Multi-Threading und der Synchronisation:
- Einführung in die nebenläufige und parallele Programmierung
- Multi-Threading mit Java und .NET
- Kritische Abschnitte und Synchronisationsmechanismen
- Monitor-Konzept und deren Umsetzung in gängigen Sprachen
- Spezifische Synchronisationsprimitiven wie Semaphore, Reader-Writer Locks, Latches, Barrieren u.a.
- Korrektheitsdingungen; Problematik von Data Races, Race Conditions, Deadlocks und Starvation
Thread Pools für effiziente Parallelisierung und Asynchronität:
- Thread Pools: Mechanismus, Konzept, Mechanismus, Work-Stealing, Java und .NET
- Task- und Daten-Parallelität
- Parallelisierung von Algorithmen
- Asynchrone Programmierung in Java (CompletableFutures)
- C# Async-Await Programmierung
Ausgewählte Themen der Nebenläufigkeit:
- GUI und Nebenläufigkeit, asynchrone Programmierung im GUI
- Speichermodelle in Java und .NET: Atomarität, Sichtbarkeit, Ordnung, Speicherbarrieren
- Lock-freie Programmierung
- Non-Blocking Data Structures
Massive Parallelisierung:
- GPU-Parallelisierung: Konzept, Kernels, Launch Configs, Memory Management, Optimierungen
- HPC Cluster Parallelisierung mit MPI
Fortgeschrittene Programmiermodelle für die Nebenläufigkeit:
- Verteilte Parallelisierung mit Actors und CSP
- Reactive Programming (je nach Anzahl Vorlesungswochen im Semester)
- Hardware und Software Transactional Memory
Verwendete Technologien im Modul: Java, .NET C#, C/C++ (für GPU, MPI u.a.)
Unterrichtssprache:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan