Paralelní programování - Seznam přednášek a cvičení (sylabus)

Přednášky

1. Úvod
   Paralelní a distribuované programování, konkurence, synchronizace, abstrakce konkurentního programu, stav, scénář.


2. Úvod
   Atomické akce, architektury HW, korektnost, férovost, podmíněná synchronizace, aktivní čekání.


3. Problém producent-konzument


4. Kritická sekce a vzájemné vyloučení
   Dokazování korektnosti pomocí stavových diagramů, Dekkerův, Petersonův, pekařský a „rychlý“ algoritmus, složené atomické akce, zámek (mutex).


5. Bariéra
   Flynnova taxonomie, implementace.


6. Datově paralelní algoritmy


7. Semafor
   Implementace a jeho použití pro řešení kritické sekce, problému producent-konzument a bariéry, simulace obecného semaforu.


8. Problém čtenářů a písařů


9. Další synchronizační problémy
   Večeřící mudrci, spící holič, kuřáci dýmky aj.


10. Monitor, podmíněné proměnná a chráněný objekt
    Jejich použití pro řešení synchronizačních problémů.


11. API pro paralelní programování, heterogenní výpočetní platformy
    Simulátor konkurence, model checker, API pro paralelní programování (POSIX Threads, Windows Threads, OpenMP, .NET Parallel Extensions, GCD), výpočty na grafických kartách.

Cvičení

1. API pro paralelní programování
   Vytvoření vícevláknového programu, POSIX Threads, Windows Threads, .NET System.Threading, Common Lisp.


2. Scénář paralelního programu
   Sestavení a demonstrace scénáře, procedura/metoda/makro concurrent.


3. Problém producent-konzument
   Implementace, modifikace, ověření korektnosti.


4. Kritická sekce a složené atomické akce
   Řešení, implementace a ověření korektnosti řešení kritické sekce s využitím složené atom. akce.


5. Podmíněná synchronizace, bariéra
   Implementace bankovního systému a řešení bariér.


6. Datově paralelní algoritmy
   Implementace různých algoritmů.


7. Semafor a mutex
   Implementace a ověření řešení problémů.


8. Simulace obecného semaforu, problém stabilních manželství
   Ověření korektnosti, řešení a implementace.


9. Problém čtenářů a písařů
   Implementace.


10. Další synchronizační problémy
    Implementace: večeřící mudrci, spící holič, kuřáci dýmky aj.


11. Monitor, podmíněné proměnná a chráněný objekt
    Implementace některého problému, tvorba simulací.


12. API pro paralelní programování, výpočty na grafických kartách
    OpenMP, .NET Parallel Extensions, OpenCL.