Teaching formal models of concurrency specification and analysis

В настоящее время наблюдается огромный практический интерес к параллельному программированию. Этот интерес обусловлен доступностью супер-ЭВМ, компьютерных кластеров и мощных графических процессоров для массового использования в вычислительной математике и компьютерном моделировании. Кроме того, такие технологии параллельного программирования, как MPI, OpenMP и CUDA, позволяют использовать безопасным образом опыт программирования на классических языках Си и FORTRAN для ускорения вычислений, избегая конфликтов (“гонок”) из-за ресурсов. Однако такой прогресс параллельного программирования не означает, что конкуренция из-за ресурсов не может возникать в параллельных общего вида, в так называемых распределенных системах в частности. Поэтому остается актуальным изучение и преподавание формальных моделей параллелизма и средств верификации поведенческих свойств параллельных (распределенных) систем.
В статье представлен опыт преподавания специального курса по формальным моделям параллелизма для магистрантов и аспирантов, специализирующихся в области высокопроизводительных вычислений. Сначала в статье дан обзор курса в целом, предварительных знаний, необходимых для этого курса, целей и задач курса, представлен план лекций и список рекомендованной литературы. Затем представлен пример одной поучительной головоломки (на достижимость в пространстве состояний) и ее формализации средствами семантических, синтаксических и логических моделей, как-то: сетями Петри, средствами исчисления параллельных взаимодействующих процессов (CCS) и темпоральной логики CTL. Эта головоломка — хороший пример для того, чтобы показать специфику и пользу каждого из рассмотренных формализмов.
Статья представляет собой расширенную версию доклада на VI Международном семинаре “Program Semantics, Specification and Verification: Theory and Applications”, Казань, 2015.
Статья публикуется в авторской редакции.