Modulbeschreibung
Parallele Programmierung
Kurzzeichen:
M_ParProg
Unterrichtssprache:
Deutsch
ECTS-Credits:
4
Leitidee:
Programmierung von parallelen und nebenläufigen Systemen
- Grundlagen der nebenläufigen und parallelen Programmierung (Threads, Synchronisation, Korrektheits- und Fairnessbedingungen, Thread Pools, asynchrone Programmierung, Speichermodelle) kennen und verstehen.
- Entwurf und Implementation von nebenläufigen und parallelen Programmen in modernen verbreiteten Technologien (z.B. .NET C#, Java) umsetzen können.
- Datenstrukturen, Algorithmen und Design Patterns zur effizienten Parallelisierung (Lock-Free/Wait-Free Data Structures, Recursive Parallel, Producer/Consumer u.a.) kennen und anwenden können.
- Weitergehende Concurrency-Modelle und Technologien (Actors/CSP, Software Transactional Memory, Cluster-Parallelisierung mit MPI, GPU-Parallelisierung) kennen und einsetzen können.
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Bläser Luc
Standort (angeboten):
Rapperswil-Jona
Zusätzliche Eingangskompetenzen:
Englisch und sicherer Umgang mit Eclipse und MS Visual Studio von Vorteil
Modultyp:
Wahlpflicht-Modul für Informatik Retro STD_14_UG(Empfohlenes Semester: 4)Kategorie:Grundlagen Informatik und Aufbau Informatik (I-gai)
Wahl-Modul für Generalist STD_14 (PF)
Wahlpflicht-Modul für Software Engineering STD_14 (PF)Kategorie:Kernmodule Informatik Profile (I-KMP)
Wahlpflicht-Modul für Informatik STD_05(Empfohlenes Semester: 4)Kategorie:Grundlagen Informatik (I-g)
Wahlpflicht-Modul für Informatik STD_11(Empfohlenes Semester: 4)Kategorie:Grundlagen Informatik (I-g)
Wahlpflicht-Modul für Informatik STD_14(Empfohlenes Semester: 4)Kategorien:Aufbau (I_Auf), Informatik (I_Inf)
Wahl-Modul für Software Engineering STD_14 (PF)
Modulbewertung:
Note von 1 - 6
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Modulschlussprüfung:
Schriftliche Prüfung, 120 Minuten
Inhalte
Modul- und Lerninhalt:
Multi-Threading und Synchronisation
- Einführung in die nebenläufige/parallele Programmierung und zugrundeliegenden Systemarchitekturen
- Multi-Threading mit .NET und/oder Java
- Kritische Abschnitte und Synchronisationsmechanismen
- Monitor-Konzept und deren Umsetzung in gängigen Sprachen
- Spezifische Synchronisationsprimitiven (Semaphore, Reader-Writer Locks, Latches, Barrieren u.a.)
- Korrektheits- und Fairnessbedingungen; Problematik von Race Conditions, Deadlocks und Starvations
Thread Pools und effiziente Parallelisierung
- Thread Pools: Mechanismus, Eignung und Limitationen
- Task- und Daten-Parallelität
- Parallele Algorithmen (Sortierung, Suchen etc.)
- Asynchrone Programmierung
- GUI und Nebenläufigkeit
- Entwurfsmuster der Nebenläufigkeit (Producer/Consumer, Concurrent Pipelines, Reader/Writer, Recursive Parallel)
- Speichermodelle: Atomarität, Sichtbarkeit und Optimierung
- Lock-Free & Wait-Free Datenstrukturen
Fortgeschrittene Nebenläufigkeitsmodelle
- Verteilte Parallelisierung mit Actors/CSP
- Cluster Computing mit MPI
- Software Transactional Memory
- Vektorparallelisierung; GPU / Coprozessor-Parallelisierung