Рабочая программа дисциплины (стр. 1 )

1. Цели и задачи дисциплины

1.1. Цель. Задачи дисциплины, ее место в подготовке бакалавра (с учетом квалификационных требований ФГОС)

Рабочая программа по дисциплине «Параллельное программирование» составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению 231000 «Программная инженерия» и относится к циклу дисциплин по выбору (Б3.В. ДВ). Целью курса «Параллельное программирование» является освоение базовых знаний по вопросам организации параллельных вычислительных систем, а также основных технологий организации параллельных вычислений на многопроцессорных вычислительных комплексах с распределенной или общей оперативной памятью. Объектами изучения в данной дисциплине являются: основные принципы организации параллельной обработки данных; модели, методы и технологии параллельного программирования; средства и методы отладки параллельных приложений; библиотеки, надстройки к компиляторам для создания параллельных приложений. Основными задачами изучения дисциплины являются: знакомство с основными направлениями в области организации параллельных вычислений на многопроцессорных вычислительных системах; знакомство с технологиями параллельного программирования; приобретение навыков параллельного программирования с использованием интерфейса передачи сообщений; знакомство с технологией параллельного программирования на системах с общей оперативной памятью; приобретение навыков распараллеливания математических алгоритмов.

1.2. Требования к уровню усвоения дисциплины

Обучающийся должен уметь строить модель выполнения параллельных программ, оценивать эффективности параллельных вычислений, анализировать сложность вычислений и возможность распараллеливания разрабатываемых алгоритмов, применять общие схемы разработки параллельных программ для реализаций собственных алгоритмов, оценивать основные параметры получаемых параллельных программ, таких как ускорение, эффективность и масштабируемость.

Обучающийся должен владеть навыками составления математических моделей задач для разработки параллельных алгоритмов; навыками реализации параллельных программ с помощью различных языковых средств для высокопроизводительных вычислительных систем; навыками использования различных средств межпроцессного взаимодействия

Обучающийся должен иметь представление о принципах построения параллельных вычислительных систем, моделирования и анализа параллельных вычислений и технологиях и системах разработки параллельных программ

У обучающегося должны быть сформированы следующие общекультурные компетенции (ОК) и профессиональные компетенции (ПК): ПК-2, ПК-6, ПК-9, ПК-10, ПК-11 - способность к формализации в своей предметной области с учетом ограничений используемых методов исследования (ПК-2) - способность формализовать предметную область программного проекта и разработать спецификации для компонентов программного продукта (ПК-6); - выпускник должен демонстрировать знакомство с архитектурой ЭВМ и систем (ПК-9); - умение применять основы информатики и программирования к проектированию, конструированию и тестированию программных продуктов (ПК-10); - навыки чтения, понимания и выделения главной идеи прочитанного исходного кода, документации (ПК-11).

1.3. Связь с другими дисциплинами Учебного плана

Перечень действующих и предшествующих дисциплин	Перечень последующих дисциплин, видов работ
Математический анализ, Математическая логика и теория алгоритмов, Методы разработки сложных программных систем, Тестирование программного обеспечения	Управление программными проектами, Учебно-исследовательская работа в семестре

2. Содержание дисциплины, способы и методы учебной деятельности преподавателя

Методы обучения – система последовательных, взаимосвязанных действий, обеспечивающих усвоение содержания образования, развитие способностей обучающихся, овладение ими средствами самообразования и самообучения; обеспечивают цель обучения, способ усвоения и характер взаимодействия преподавателя и обучающегося; направлены на приобретение знаний, формирование умений, навыков, их закрепление и контроль.

Монологический (изложение теоретического материала в форме монолога)	М
Показательный (изложение материала с приемами показа)	П
Диалогический (изложение материала в форме беседы с вопросами и ответами)	Д
Эвристический (частично поисковый) (под руководством преподавателя обучающиеся рассуждают, решают возникающие вопросы, анализируют, обобщают, делают выводы и решают поставленную задачу)	Э
Проблемное изложение (преподаватель ставит проблему и раскрывает доказательно пути ее решения)	ПБ
Исследовательский (обучающиеся самостоятельно добывают знания в процессе разрешения проблемы, сравнивая различные варианты ее решения)	И
Программированный (организация аудиторной и самостоятельной работы обучающихся осуществляется в индивидуальном темпе и под контролем специальных технических средств)	ПГ
Другой метод, используемый преподавателем (формируется самостоятельно), при этом в п. п. 2.1.-2.4. дается его наименование, необходимые пояснения

Приведенные в таблице сокращения обозначения педагогических методов используются составителем Рабочей программы для заполнения п. п. 2.1., 2.2. и 2.3. в столбце «Методы».

2.1. Аудиторные занятия (лекции, лабораторные) – очная форма обучения

Неделя	Кол. час	в том числе в интерактивной форме, час.	Вид занятия, модуль, тема и краткое содержание	Методы	Реализуемые компетенции
			Очная форма обучения
			Лекции
1-8	8	8	Модуль 1 «Введение в параллельное программирование»	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-6, ПК-9
1-2	2	2	Тема «Параллельное программирование в. NET Framework 4.0» Определение, назначение параллельного программирования. Многоядерные вычисления. Множественные потоки команд/данных. Ускорение. Закон Амдала. Закон Густафсона-Барсиса. Введение в параллельное программирование. NET Framework 4. Библиотека PFX. Компоненты библиотеки PFX. Библиотека параллелизма задач и данных (TPL).	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-6, ПК-9
3-4	2	2	Тема «Многопоточность в. NET Framework» Определение многопоточности. Основы многопоточной обработки; Класс Thread; создание вторичных потоков. Назначение приоритета потока. Управление потоками. Пул потоков CLR.	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-9
5-6	2	2	Тема «Синхронизация потоков» Оператор lock. Классы синхронизации в .NET Framework; Interlocked. Класс Monitor. Методы класса Monitor: Wait, Pulse и PulseAll. Класс Mutex. Класс Semaphore. Класс Barrier. Класс ReaderWriterLockSlim. События синхронизации потоков.	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-6
7-8	2	2	Тема «Введение в асинхронные задачи» Использование класса Task. Класс TaskFactory. Примеры различных сортировок массива с использованием принципа параллелизма.	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-9
9-18	10	10	Модуль 2 «Параллелизм задач, данных, PLINQ-запрос»	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-6, ПК-9, ПК-10
9-10	2	2	Тема «Параллелизм задач» Определение параллелизма задач. Создание и запуск задачи. Создание вложенных задач. Ожидание задач. Обработка ошибок в задачах. Отмена выполнения заданий. Продолжения. Продолжения и Task <TResult>. Продолжения и дочерние задачи. Несколько продолжений одной задачи. Планировщики заданий и пользовательский интерфейс.	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-6
11-12	2	2	Тема «Параллелизм данных» Класс Parallel. Parallel. Invoke. Parallel. For. Parallel. FoReach.	П, Д, Э, ПБ	ПК-10
13-14	2	2	Тема « Parallel LINQ (PLINQ)» Описание LINQ. Примеры LINQ – запросов. Работа с простыми массивами данных. Работа с массивами и коллекциями классов. Введение в PLINQ. Метод AsParallel. Пример использования PLINQ запроса. Перечесление ParallelExecutionMode. Метод WithDegreeOfParallelism. Метод AsOrdered. Метод Range. Метод Repeat. Метод AsUnordered. Метод AsSequential. Метод WithMergeOptions. Метод ForAll.	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-6
15-16	2	2	Тема «Параллельные коллекции» Классы параллельных коллекций. Интерфейс IProducerConsumerCollection<T>. Пример использования обычной коллекции с применением параллелизма. SpinLock;. SpinWait. Параллельные коллекции. ConcurrentQueue. ConcurrentStack. ConcurrentBag. ConcurrentDictionary. BlockingCollection. Создание экземпляра класса BlockingCollection. Создание поставщика. Создание потребителя.	П, Д, Э, ПБ	ПК-2, ПК-6
17-18	2	2	Тема «Отладка приложений в Visual Studio» Отладка приложения в Visual Studio 2010. Установка точки останова. Запуск отладчика. Пошаговое выполнение программы. Окно Autos. Окно Locals. Введение в Concurrency Visualizer. Представление использования центрального процессора (CPU Utilization). Представление потоков (Threads). Представление Cores. Секция отчетов.	П, Д, Э, ПБ	ПК-6, ПК-10
			Лабораторные занятия
1-8	8	8	Модуль 1 «Введение в параллельное программирование»	ПГ	ПК-10, ПК-11
1-2	2	2	Тема «Параллельное программирование в. NET Framework 4.0» Разработка приложения «SImpleMultithreadingApplication»	ПГ	ПК-10, ПК-11
3-4	2	2	Тема «Многопоточность в. NET Framework» Разработка приложения «SimpleMultitaskingApplication»	ПГ	ПК-10, ПК-11
5-6	2	2	Тема «Синхронизация потоков» Разработка приложения «ParallelForApplication»	ПГ	ПК-10, ПК-11
7-8	2	2	Тема «Введение в асинхронные задачи» Разработка приложения «ParallelForeachApplication»	ПГ	ПК-10, ПК-11
9-18	10	10	Модуль 2 «Параллелизм задач, данных, PLINQ-запрос»	ПГ	ПК-10, ПК-11
9-10	2	2	Тема «Параллелизм задач» Разработка приложения «BackgroundWorkerApplication» Разработка приложения «ParallelStackApplication» Разработка приложения «ParralelTaskApllication»	ПГ	ПК-10, ПК-11
11-12	2	2	Тема «Параллелизм данных» Разработка приложения «MultithreadingWinFormApplication»	ПГ	ПК-10, ПК-11
13-14	2	2	Тема « Parallel LINQ (PLINQ)» Разработка приложения «ThreadsSilverlightApplication» Разработка приложения «PLINQApplicaions»	ПГ	ПК-10, ПК-11
15-16	2	2	Тема «Параллельные коллекции» Разработка приложения «BlockingCollectionApplication» Разработка приложения «ConcurrentQueueApplication»	ПГ	ПК-10, ПК-11
17-18	2	2	Тема «Отладка приложений в Visual Studio» Разработка приложения «WindowsDebugApplication» Разработка приложения «VisualizerConsoleApplication»	ПГ	ПК-10, ПК-11

Аудиторные занятия (лекции, лабораторные, практические, семинарские) - заочная форма обучения, срок подготовки 5 лет