Опубликована: 12.09.2014 | Уровень: для всех | Стоимость: 3000.00 руб. | Длительность: 14 дней
Теоретические основы написания параллельных программ, математический подход к доказательству корректности параллельных алгоритмов, разработка неожидающих параллельных алгоритмов, ошибки в параллельных программах и способы их решения.
В курсе рассматривается архитектура многоядерных систем с разделяемой памятью. Вводится математическая модель параллельного исполнения, рассматривается способ построения рассуждения в терминах модели. Вводятся понятия согласованности многопоточной программы, и доказывается ряд теорем, позволяющих предсказывать поведения алгоритмов, построенных на базе известных примитивов. Рассматриваются наиболее распространённые ошибки проектирования параллельных программ и способы исправления таких ошибок.

План занятий

ЗанятиеЗаголовок <<Дата изучения
-
Лекция 1
17 минут
Введение в параллельное программирование
Предпосылки возникновения параллельных систем. Состояние дел на начало XXI века. Парадигмы последовательного и параллельного мышления. Содержание курса. Компетенции после курса. Цель: формирование знания об архитектурах параллельных систем.
-
Лекция 2
17 минут
Архитектура фон Неймана
Основы архитектуры фон Неймана и PC. Компоненты архитектуры, явно влияющие на производительность (CPU, шина, кэш, Interconnect). Программные способы влияния на производительность. Цель: формирование знаний о влиянии аппаратных компонентов на скорость программы.
-
Лекция 3
18 минут
Последовательность исполнения. Упорядоченность и атомарность
Процессы и потоки. Инструкции x86. Видимость результатов. Модель упорядоченности доступа к памяти. Атомарность и атомарные примитивы. Цель: формирование знаний о принципе исполнения программы.
-
Тест 1
36 минут
-
Лекция 4
26 минут
Формальное представление многопоточной системы
Уровни абстракции программы. Корректность программы. Время как абстракция. Вероятность ошибки. Цель: формирование осведомлённости о заблуждениях в разработке, введение абстрактных понятий.
-
Лекция 5
34 минуты
Проблемы многопоточности
Общие проблемы многопоточности. Проблемы работы с разделяемой памятью. Разделяемые объекты, синхронизация, примитивы синхронизации. Цель: обзор типичных практических ошибок многопоточных программ.
-
Тест 2
24 минуты
-
Лекция 6
31 минута
Модель исполнения, критические секции и объекты блокировки
Математическая модель многопоточной программы. Терминология теории параллельного программирования. Реализация объектов блокировки. Цель: формирование математического аппарата для доказательных рассуждений о многопоточном исполнении.
-
Лекция 7
29 минут
Согласованность, история, линеаризуемость
Свойства согласованности и регистры. История. Линеаризация истории. Цель: формирование представления о типах согласованности программы и о типах регистров памяти.
-
Тест 3
24 минуты
-
Лекция 8
36 минут
Консенсус
Консенсус. Число консенсуса. Протокол, состояние протокола. Валентность состояния. Создание консенсуса из примитивов. Цель: ознакомление с концепцией консенсуса как с ключевым понятием синхронизации многопоточных приложений.
-
Лекция 9
29 минут
Еще про консенсус
Универсальный объект. Невозможность консенсуса в системе со сбоями. Цель: закрепление теоретических выкладок о композиционности консенсуса. Ознакомление с ограничениями применимости протокола консенсуса.
-
Тест 4
24 минуты
-
Лекция 10
21 минута
Подходы к синхронизации
Виды замков. 5 подходов к синхронизации. Цель: обзор практических подходов к синхронизации многопоточных программ.
-
Лекция 11
45 минут
Разделяемые структуры данных и алгоритмы обслуживания
Обзор параллельных структур данных. Особенности реализации замков. Цель: ознакомление с особенностями реализации разделяемых коллекций. Ознакомление с особенностями реализации замков.
-
Тест 5
24 минуты
-
5 часов
-