Nebenläufige und verteilte Programmierung
Vorlesung im Wintersemester 2004/05

Termin:	Di 8:15-9:45, Do 8:15-9:45
Beginn:	19.10.04
Ort:	LMS2-R.Ü2
Dozent:	Prof. Dr. Willem-Paul de Roever
Übung:	Mi 12:15-13:45 in LMS2-R.Ü2 ab 27.10.04
Sprechstunde:	Harald Fecher Do 16:00-17:00 exclusive oder Fr 9:00-10:00 in Haus 1 Raum 306 (naechste Sprechstunde: Mittwoch 2.2.2005 16:00)

Die vollständigen studientechnischen Daten sind über das Univis-System zu erfragen.

Bei Fragen zum Kurs, email an Harald Fecher.

Organisatorisches

Endnote: Noten.pdf

Vorbesprechung fuer Bachelorprojekt bzw Fortgeschrittenen Praktikum findet Do am 10. Februar um 10:00 in Haus 1 Raum 309b statt.

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Inhalt

Fokus: Konzepte und Techniken verteilter Programmierung mit Schwerpunkt auf ihrer Ausdr"uckbarkeit und Anwendung in Java, Ada, CSP, und POSIX

Schl"usselworte: Prozesse und Threads, nebenl"aufige Ausf"uhrung, gemeinsame Objekte und gegenseitiger Ausschlu"s, Monitore und bedingte Ausf"uhrung, Verklemmung, Sicherheit und Lebendigkeitseigenschaften, modellbasierter Entwurf, Kommunikation durch Nachrichtenaustausch, Architekturen f"ur Nebenl"aufigkeit, Pipelining, Cachekoh"arenz.

Kursbeschreibung: Der Kurs baut auf Prof. de Roever's Informatik III Vorlesung "uber das Betriebssystem Xinu auf. W"ahrend INF III sich im Kern damit besch"aftigt, wie man eine ganz bestimmte Auswahl an Synchronisations-, Scheduling-, Monitor-Primitiven zur Erzeugung, Kommunikation und Synchronisation nebenl"aufiger Prozesse implementiert, legt diese Vorlesung den Schwerpunkt auf Konzepte und Techniken nebenl"aufiger Programmierung im allgemeinen, auf ihre unterschiedlichen Anwendungsfelder und verschiedene zugrundeliegende Modelle.

Der Kurs gliedert sich in folgende Teile: Nebenl"aufigkeit mit gemeinsamen Speicher (Teil 1), verteilte Programmierung (Teil 2) und parallele Programmierung einschlie"slich die Ausf"uhrung identischer Prozesse auf einem Grid (Teil 3). F"ur alle 3 Teile befa"st sich die Vorlesung auch mit der Implementierung dieser Konzepte.

- Locks und Barrieren und ihre Implementierung. Beide Konzepte werden f"ur gegenseitigen Ausschlu"s und bedingte Synchronisation verwendet.
- verschiedene Arten von Semaphoren und ihre Anwendung.
- Pthreads, illustriert mittels einfacher Produzenten-Konsumentenalgorithmen.
- (Feschachtelte) Monitore, illustriert anhand des ``schlafenden Barbiers'', des Leser-Schreiber-Problems und von Algorithmen f"ur Disk-Scheduling. Die Algorithmen werden mittels Java's Thread-Mechanismus ausgedr"uckt.
- synchroner und asynchroner Nachrichtenaustausch.
- Koordinationssprachen (Linda).
- verteilte Programmierung in Java, insbesonderen Netzwerke und Sockets anhand eines remote file readers.
- Remote procedure calls und Rendez-vous, anhand von Cachingalgorithmen und verteilten Dateiservern und ihre Repr"asentierung in Java and ADA.
- verschiedene Paradigmen f"ur Proze"sinteraktion, wie z.B. master/slave, heartbeat, pipeline, cache-coherency, probe-echo, broadcast, und Algorithmen f"ur replizierte Server.
``scientific computing'', soweit die Zeit erlaubt.

Das Lehrbuch des Kurses ist in der Hauptsache [1]; weiteres Material aus [2][3].

References

[1]: G. R. Andrews. Foundations of Multithreaded, Parallel, and Distributed Programming. Addison-Wesley, 2000.
[2]: J. Magee and J. Kramer. Concurrency: State Models and Java Programs. Wiley, 1999.
[3]: F. Schneider. On Concurrent Programming. Graduate Texts in Computer Science. Springer-Verlag, 1997.

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