Corso di laurea magistrale in Informatica

I prerequisiti per il corso sono la nozioni di base della struttura degli elaboratori, delle reti di calcolatori, dei Sistemi Operativi e una buona familiarità con i linguaggi di programmazione.
Sono richieste inoltre conoscenze di matematica discreta, ed elementi di base di analisi degli algoritmi.

Insegnamenti propedeutici (forniscono le competenze attese in ingresso): Non é richiesto nessun particolare insegnamento della laurea magistrale.

In riferimento agli obiettivi formativi specifici del CdS in Informatica (LM18), il corso ha due obiettivi formativi principali:

1. fornire le metodologie e gli strumenti di base per la Programmazione Concorrente;
   l'enfasi è posta non sulla programmazione in uno specifico linguaggio concorrente, ma sui vari modelli cui i linguaggi concorrenti fanno riferimento. Lo studio di questi modelli riguarda principalmente i costrutti per esprimere la concorrenza dei processi e le loro possibili interazioni. L'analisi viene effettuata esaminando un insieme di esempi che coprono un'area significativa di applicazioni e confrontando varie soluzioni nell'ambito di uno stesso modello e tra i vari modelli.
2. introdurre la progettazione e l’analisi degli Algoritmi Distribuiti.
   Viene presentata una collezione significativa di Algoritmi Distribuiti, rappresentati mediante un modello teorico; l’uso di questo modello permette di formalizzare in maniera adeguata le dimostrazioni di correttezza e l’analisi di complessità.

Un ulteriore obiettivo riguarda la capacità di comunicare, a interlocutori specialisti e non specialisti, le conoscenze acquisite in modo chiaro e privo di ambiguità.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Capacità di utilizzare in maniera adeguata gli strumenti per esprimere e gestire la concorrenza, e di valutare algoritmi concorrenti e distribuiti utilizzando come criteri la correttezza, la modularità, la potenza espressiva, la facilità d'uso, l'affidabilità. Saranno a conoscenza delle problematiche e dei risultati di impossibilità connessi al disegno di tali algoritmi in vari ambienti di rete (sincroni, asincroni, ..)

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Capacità di realizzare algoritmi concorrenti e distribuiti, e di scriverne di nuovi. Familiarità con le principali problematiche affrontate dagli algoritmi distribuiti: mutua esclusione, trattamento del deadlock, elezione del leader, problema del consenso, ecc...

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Valutazione della correttezza di algoritmi tramite dimostrazioni formali e metodi automatici.

ABILITÀ COMUNICATIVE
Le studentesse e gli studenti sapranno presentare ed esporre una relazione sugli argomenti del corso, utilizzando un linguaggio scientifico adeguato ed efficace.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Acquisizione di capacità autonome di apprendimento e di autovalutazione della propria preparazione teorica e pratica, identificazione di risorse e materiali rilevanti, e definizione di obiettivi chiari nella progettazione e analisi di algoritmi eseguiti in ambienti concorrenti e distribuiti.

Concetti fondamentali di Programmazione Concorrente: Processi Concorrenti, Architettura di una macchina concorrente, Costrutti Linguistici per la Programmazione Concorrente. Modello a Memoria Comune: Semafori, Monitor. Modello a Rete: Modelli a Scambio di Messaggi, Primitive Asincrone, Primitive Sincrone, Chiamate di Procedura Remota. Algoritmi distribuiti: Modelli di sistemi distribuiti: sincroni, asincroni con memoria comune, asincroni a rete. Valutazione delle prestazioni e correttezza. Algoritmi di elezione, Algoritmi di M.E., Algoritmi fault tolerant: il problema del consenso.

La parte relativa alla Programmazione Concorrente viene svolta tramite lezioni frontali, con l'ausilio di lucidi, completate con esercizi commentati e svolti dal docente. Come esercitazione viene proposto lo studio di un sistema concorrente. Le studentesse e gli studenti saranno invitati a sottoporre, entro date prestabilite, le loro soluzioni utilizzando via via i costrutti visti a lezione. Dopo tali date alcune esercitazioni saranno riservate a esaminare e a commentare collegialmente le soluzioni proposte. L’introduzione agli Algoritmi Distribuiti viene svolta tramite lezioni frontali; un sottoinsieme di Algoritmi Distribuiti viene trattato all’interno di un ciclo di seminari che coinvolge la componente studentesca. Le studentesse e gli studenti che intendono partecipare all’attività seminariale, approfondiscono un particolare algoritmo, con l’aiuto e la supervisione del docente ne preparano una presentazione con i lucidi e lo espongono alla classe; all’esposizione segue una discussione con tutti i presenti. La partecipazione attiva ai seminari non è obbligatoria, ma per coloro che vi aderiscono è richiesta la frequenza all’intero ciclo di seminari. La frequenza alle altre lezioni è facoltativa. A meno di nuove restrizioni da parte dell'Ateneo, le lezioni in presenza saranno registrate (e se possibile trasmesse in streaming), e la registrazione sarà a disposizione degli studenti tramite la piattaforma Moodle.

L’esame si articola in due fasi, con un unico verbale. La prima fase consiste nello svolgimento di una prova scritta e la seconda in una prova orale; entrambe le prove verteranno sull’intero programma del corso. Saranno ammessi alla prova orale gli studenti che hanno consegnato (non necessariamente superato) la prova scritta. Nella prova orale, oltre alla verifica dei contenuti teorici di Programmazione Concorrente e Algoritmi Distribuiti, si darà spazio anche al commento della prova scritta. La prova scritta e la prova orale si terranno in date ravvicinate e devono essere sostenute nello stesso appello; non sarà quindi possibile sostenere la prova scritta in un appello e la prova orale in un appello successivo. Il voto finale, espresso in trentesimi, terrà conto di entrambe le prove (scritto e orale). La votazione per la parte di Programmazione Concorrente incide per 2/3 sul voto finale, mentre la parte sugli Algoritmi Distribuiti incide per 1/3. Esoneri. Coloro che hanno seguito le esercitazioni di Programmazione Concorrente e consegnato entro i termini gli esercizi proposti potranno sostenere una prova d’esonero scritta che si terrà alla fine dello svolgimento delle lezioni su questa parte del corso (approssimativamente fine novembre/inizio dicembre). Il superamento di tale prova esonera dalla parte di esame (scritto e orale) relativo alla Programmazione Concorrente. La votazione della prova d’esonero, espressa in trentesimi, farà media (con peso 2/3) con l’esito della prova d’esame sugli Algoritmi Distribuiti. La partecipazione (facoltativa) al ciclo di seminari sugli Algoritmi Distribuiti sarà valutata (in trentesimi) tenendo conto della padronanza dei concetti esposti, della completezza della presentazione, della chiarezza espositiva, dell’efficacia degli esempi forniti, della capacità di stimolare la discussione in classe. La valutazione positiva esonera della parte di esame (scritto e orale) riguardante gli Algoritmi Distribuiti e farà media (con peso di 1/3) con l’esito della prova d’esame riguardante la Programmazione Concorrente.