Nichtsequentielle und verteilte Programmierung für Lehramt

Organisationseinheit
Freie Universität Berlin/Mathematik und Informatik/Informatik

Bereich

Wahlbereich

Zugangsvoraussetzungen

Erfolgreiche Absolvierung des Moduls Objektorientierte Programmierung für Studentinnen und Studenten mit Programmierkenntnissen oder des Moduls Objektorientierte Programmierung für Studentinnen und Studenten ohne Programmierkenntnisse

Qualifikationsziele

Die Studentinnen und Studenten verstehen die Grundbegriffe der nichtsequentiellen Programmierung mit gemeinsamen Speicher und Nachrichtenaustausch. Sie können nichtsequentielle Programme mit Prozessen/Threads/ aktiven Objekten geeignet strukturieren und durch geeignete Synchronisationsverfahren unerwünschte nichtdeterministische Effekte sowie Verklemmungen vermeiden. Sie kennen und verstehen Sicherheitsrisiken, die in nichtsequentiellen Programmen entstehen können und können Methoden einsetzen, diese zu vermeiden. Sie können Eigenschaften von Prozessen und Threads formal spezifizieren und diese exemplarisch verifizieren.

Die Studentinnen und Studenten können relevante Interaktionsparadigmen wie Client/Server und Peer-to-Peer unterscheiden und eigene Anwendungen nach diesen Paradigmen geeignet einordnen und verteilte Systeme auf der Basis von Interprozesskommunikation und Fernaufrufen konstruieren. Sie können Webanwendungen, Kunde-/ Dienstleister-Anwendungen, Peer-to-Peer Anwendungen geeignet entwerfen, strukturieren und realisieren und verteilte Systeme mit Hilfe geeigneter Middleware entwickeln.

Inhalte

Programmieren und synchronisieren von gleichzeitig laufenden Prozessen, die auf gemeinsamen Speicher zugreifen oder über Nachrichtenaustausch interagieren.

Nichtsequentielle Programme und Prozesse in ihren verschiedenen Ausprägungen, Nichtdeterminismus, Determinierung
Synchronisationsmechanismen: Sperren, Monitore, Wachen, Ereignisse, Semaphore
Nichtsequentielle Programmausführung und Objektorientierung
Ablaufsteuerung, Auswahlstrategien, Prioritäten, Umgang mit und Vermeidung von Verklemmung
Koroutinen, Implementierung, Mehrprozessorsysteme
Interaktion über Nachrichten, Sicherheitsaspekte von Anwendungen im Netzwerk
Programmieren und synchronisieren von gleichzeitig laufenden Prozessen, die über Nachrichtenaustausch interagieren
Fernaufruftechniken
Client-Server, Peer-to-Peer
Parallelrechnen im Netz
Koordinierungssprachen, Orchestrierung, Choreographie
Verarbeitung auf dem Server und auf dem Client, Mobilität
Middleware, strukturierte Kommunikation, statische und dynamische Schnittstellen
Ereignisbasierte und strombasierte Verarbeitung
Sicherheit von Anwendungen im Netzwerk, Absicherung der Protokolle
Ausblick auf nichtfunktionale Eigenschaften (Zeit, Speicher, Dienstgüte)

Kenntnisse des Moduls „Algorithmen, Datenstrukturen und Datenabstraktion“ werden vorausgesetzt. Im Selbststudium erwerben die Studentinnen und Studenten Kenntnisse über Betriebssysteme, die im Zusammenhang mit nichtsequentieller Programmierung stehen (etwa Pipelining, Cache, Speicherhierarchie, Unterbrechungsbehandlung, Puffer, Prozesse/Threads)

Lehr- und Lernformen

Aktive Teilnahme

Vorlesung
4 SWS
Teilnahme empfohlen

Schriftliche Bearbeitung der Übungsblätter Mündliche Präsentation der Lösungen von Übungsaufgaben in den Übungen

Übung
2 SWS
verpflichtete Teilnahme

Schriftliche Bearbeitung der Übungsblätter Mündliche Präsentation der Lösungen von Übungsaufgaben in den Übungen

Aufwand

Präsenzzeit V	60 Stunden
Vor- und Nachbereitung V	60 Stunden
Präsenzzeit Ü	30 Stunden
Vor- und Nachbereitung Ü	120 Stunden
Prüfungsvorbereitung und Prüfung	30 Stunden

Modulprüfung
Klausur (120 Minuten); die Klausur kann auch in Form einer elektronischen Prüfungsleistung (120 Minuten) durchgeführt werden

Differenzierte Bewertung
differenzierte Bewertung

Modulsprache
Deutsch

Arbeitsaufwand (Stunden)
300

Leistungspunkte (LP)
10

Dauer des Moduls
Ein Semester

Häufigkeit des Angebots
Jedes Sommersemester

Verwendbarkeit

Bachelorstudiengang Informatik für das Lehramt, 60-LP-Modulangebot Informatik