Nichtsequentielle Programmierung


		Nichtsequentielle Programmierung	WS98/99

Dr. Christian Maurer, Raum K61
Veranstalter, Sprechstunde im Anschluß an die Vorlesung und n.V.
Dirk Draheim, Raum 157
Übung A, Übung B, Sprechstunde : MI 10-12 und n.V.

Vorlesung Termin : DI 12-14 Ort: HS Beginn : 20.10.	Übung A Termin : MI 14-16 Ort: Raum 005 Beginn : 21.10.
	Übung B Termin : DO 18-20 Ort: Raum 039 Beginn : 22.10.

Inhalt
Nichtsequentielle Programmierung befaßt sich mit den Datenstrukturen und Algorithmen zur Synchronisation nebenläufiger Prozesse, die auf gemeinsame Daten zugreifen oder miteinander kommunizieren.

Die Vorlesung stellt grundlegende Konzepte und Methoden der Programmierung nebenläufiger und verteilter Systeme im Zusammenhang dar.

Die in der Vorlesung behandelten Konzepte werden in der Programmiersprache Pascal-FC eingeübt. Außerdem wird Nebenläufiges Programmieren in Java vorgestellt.

Voraussetzung:Grundstudium Informatik
Hinweis: Diese Vorlesung setzt den (auf sequentielle Programmierung beschränkten) Zyklus Algorithmen und Programmierung I - III fort. Sie ist Voraussetzung für verschiedene Veranstaltungen des Hauptstudiums, z.B. Betriebssysteme, Verteilte Systeme und Parallele Algorithmen.
Scheinkriterien: Ein Schein wird durch den regelmäßigen Besuch von Vorlesung und 2-stündiger Übung, sowie der Bearbeitung von Übungsaufgaben erworben. Es gibt wöchentlich ein Übungsblatt , ingesamt also 15 Übungsblätter. Bei jedem Übungsblatt muß die Hälfte der Punktzahl erreicht werden (bei nicht ausreichendem Ergebnis gibt es eine Nachbearbeitungszeit). Die Übungsaufgaben können alleine oder in Zweier-Gruppen gelöst werden.

Neuerscheinung Februar 1999 im Springer-Verlag
Christian Maurer
Grundzüge der
Nichtsequentiellen Programmierung

NSP - Zeitplan

	Vorlesung	Tutorium
20.10.	Begriffserklärungen, Motivation, Nebenläufigkeit, Konflikte beim Zugriff auf gemeinsame Variable, kritische Abschnitte und gegenseitger Ausschluß	Grundbegriffe Anwendungsbeipiele PASCAL-FC - Grundlagen	I.
27.10.	Schloßvariable, Einsatz von Maschinenbefehle; Schloßalgorithmen	Synchronisation Kritische Abschnitte Maschinenbefehle	II.
03.11.	Algorithmen von Peterson und Dekker	einfache Schloßalgorithmen Fairneß-Betrachtungen	III.
10.11.	Schloßalgorithmen für mehrere Prozesse (Tiebraker,Dijkstra,Habermann,Ticket,Bakery); dynamisches Prozeßmodell, Prozeßzustände und -übergänge	JAVA - Threads Nebenläufigkeit und OO UML-Interaktionsdiagrammme	IV.
17.11.	Spezifikation und Implementierung einer Prozeßverwaltung; Einführung in das Semaphorkonzept, binäre Semaphore	Prozeß-Modell Software-seitig : MODULA2 RTSS-seitig : PASCAL-FC Betriebssystem-seitig : UNIX	V.
24.11.	allgemeine Semaphore, beschränkter Puffer	Koroutinen, geräteabhängige Prozesse und Monitore in MODULA2; Implementierung eines Prozeßmoduls	VI.
01.12	unbeschränkter Puffer (schlafender Barbier), Konstruktion allgemeiner Semaphore aus binären, Leser-Schreiber-Problem	UNIX-Prozesse Konzept, Strukur, Signale	VII.
08.12.	Staffelstabalgorithmus, speisende Philosophen, additive Semaphore	Lösungen klassischer Probleme mit Semaphoren	VIII.
15.12	Barrierensynchronisation, Implementierung von Semaphoren im Prozeßkern, Fairneß, Verklemmungsbegriff	Lösungen klassischer Probleme mit Semaphoren	IX.
1999
05.01.	Ausschluß, Erkennung und Vermeidung von Verklemmungen, Gegenmaßnahmen, Ansatz des Bankiers-Algorithmus	Referat: Semaphore in UNIX Wiederholung : inhärent nichtsequentielle Algorithmen Petri-Netze	X.
12.01.	Bankiers-Algorithmus, Wertung der Maßnahmen gegen Verklemmungen; Einführung in das Monitorkonzept, Bedingungsvariable, Monitorlösungen diverser Beispiele	Fairneß Verklemmungen Bankiers-Algorithmus	XI.
19.01.	Leser und Schreiber mit Monitor, Signalsemantiken, Prioritätsregelungen	Lösungen klassischer Probleme mit Monitoren Synchronizing JAVA-Threads	XII.
26.01.	Rundruf, Implementierungen des Monitorkonzeptes mit Semaphoren, geschachtelte Monitore; synchroner Botschaftenaustausch, Netzwerke von Filtern, selektives und bewachtes selektives Warten, Anwendungen	Synchronizing JAVA-Threads Critical Regions Monitore Reentranz Signalsemantik geschachtelte Monitoraufrufe	XIII.
02.02.	Äquivalenz von Botschaften- und Semaphorkonzept; Kunden-Anbieter-Paradigma mit diversen Beispielen, Dualität Monitorkonzept-Botschaftenaustausch		XIV.
09.02	Fernaurufe, diverse klassische Anwendungen, Dualität Monitorkonzept-Fernaufrufe, Prozedurfernaufrufe	OCCAM-Rendezvous ADA-Rendezvous Rendezvous in PASCAL-FC	XV.
16.02.	Vergleich der Sprachkonzepte; Ressourcen in Pascal-FC	Zusammenfassung	XVI.