Modulbeschreibung
Parallele Programmierung
Kürzel:
M_ParProg
Durchführungszeitraum:
FS/23-FS/25
ECTS-Punkte:
4
Lernziele:
Programming parallel, concurrent and asynchronous systems.
Students can:
- present the concepts of concurrency and apply them in programs
- explain the correctness criteria of concurrency, recognize and avoid typical dangers
- accelerate programs using parallelization on multi-cores, GPUs and clusters
- design programs in a non-blocking manner using asynchronicity
- explain different programming models for concurrency
Verantwortliche Person:
Prof. Dr. Purandare Mitra
Standort (angeboten):
Rapperswil-Jona, St.Gallen
Empfohlene Module:
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Paralleler oder vorgängiger Besuch von Betriebssysteme 2 vorteilhaft.
Skriptablage:
Modultyp:
Standard-Modul für Elektrotechnik STD_05(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für Elektrotechnik STD_14(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für Elektrotechnik STD_21(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für Elektrotechnik STD_24(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für Informatik STD_11(Empfohlenes Semester: 4)
Standard-Modul für Informatik STD_14(Empfohlenes Semester: 4)
Standard-Modul für Software Engineering STD_14 (PF)
Standard-Modul für Informatik STD_21(Empfohlenes Semester: 4)
Standard-Modul für Software Engineering STD_21 (PF)
Standard-Modul für Informatik STD_23(Empfohlenes Semester: 4)
Standard-Modul für Software Engineering STD_23 (VR)
Standard-Modul für Informatik Retro STD_14_UG(Empfohlenes Semester: 4)
Standard-Modul für Data Engineering & Machine Intelligence STD_14 (PF)
Standard-Modul für Software Engineering STD_14 (PF)
ECTS-Punkte pro Kategorie
Technik / 4 Punkte
Technik / 4 Punkte
Technik / 4 Punkte
Technik / 4 Punkte
Aufbau Informatik / 4 Punkte
Grundlagen Informatik und Aufbau Informatik / 4 Punkte
Kernmodule Informatik Profile / 4 Punkte
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Schriftliche Prüfung, 120 Minuten
Zulassungsbedingungen zur Prüfung:
Bestehen der Testatbedingungen; d.h. mehrere erfolgreich bestandene Testat-Übungsserien.
Kurse in diesem Modul
Parallele Programmierung
Kürzel:
ParProg
Semester:
1
Plan und Lerninhalt:
Basics of multi-threading und synchronization:
- Introduction to concurrent und parallel programming
- Multi-threading with Java und .NET
- Critical sections and synchronisations methods
- Monitor-concepts und their usage in the respective languages
- Special synchronization primitives, e.g., Semaphore, Reader-Writer Locks, latches, barrieres
- Correctness conditions; problems due to data races, race conditions, deadlocks und starvation
Thread Pools for efficient parallelization and asynchronicity:
- Thread Pools: mechanism, concept, work-stealing, Java und .NET
- Task- und Data-Parallelism
- Parallelization of algorithms
- Asynchronous Programming in Java (CompletableFutures)
- C# Async-Await Programming
Selected topics in concurrency:
- GUI und concurrency, asynchronous programming in GUI
- Memory models in Java and .NET: atomicity, visibility, order, memory barriers
- lock-free programming
- Non-blocking data structures
Massive parallelization:
-
- GPU parallelization: concept, kernels, launch configs, memory management, optimizations
- HPC cluster parallelization with MPI
- OpenMP
Advanced programming models for concurrency (optional, depending on the number of lecture weeks in the semester):
- Distributed parallelization with Actors and CSP
- Reactive programming
- Hardware and software transactional memory
Technologies used in the module: Java, .NET C#, C/C++ (for GPU, MPI, OpenMP, etc.).
Unterrichtssprache:
Englisch
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Uebung mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 18
- Harte Grenze: ja
Vorlesung mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 999
- Harte Grenze: ja
Übergangsregelungen:
Parallel- und Netzwerkprogrammierung (mUk_PnProg / I) (nicht durchgeführt)