Параллелизм, многопоточность, асинхронность: разница и примеры применения (. NET, C#)

Параллелизм, многопоточность, асинхронность: разница и примеры применения (.NET, C#)

Многие начинающие специалисты путают многопоточное, асинхронное и параллельное программирование. На первый взгляд, может показаться, что это одно и то же — но нет. Давайте разберёмся, сколько программных моделей используют C#-разработчики и в чём их отличия. Материал подготовлен совместно с Алексеем Гришиным, ведущим разработчиком DD Planet.

Существует несколько концепций: синхронное/асинхронное программирование и однопоточные/многопоточные приложения. Причём первая программная модель может работать в однопоточной или многопоточной среде. То есть приложение может быть: синхронным однопоточным, синхронным многопоточным и асинхронным многопоточным.

Отдельной концепцией считается параллелизм, который является подмножеством многопоточного типа приложений. Рассмотрим особенности каждой программной модели подробнее.

Что такое синхронное обучение

Мы продолжаем цикл обзоров, посвященный запуску We.Study — платформы для организации смешанного обучения. Мы уже знакомили наших подписчиков с асинхронным форматом обучения, а сегодня расскажем, что такое синхронное обучение и когда синхронный формат может эффективно использоваться в онлайн-образовании.

Что такое синхронное обучение

Все виды обучения (и онлайн, и офлайн) можно разделить на две большие группы: синхронное и асинхронное. Это деление основывается на синхронизации приема и отправки информации между участниками обучения. В то время как асинхронное обучение предполагает отсроченность приема информации, синхронный формат построен на взаимодействии между слушателями и преподавателями в режиме реального времени.

Синхронное обучение предполагает различные формы взаимодействия:

• слушатели могут получать информацию, работать с ней самостоятельно или в группах, обсуждать ее с другими слушателями и преподавателями;
• преподаватель имеет возможность оценивать реакцию обучаемых, понимать их потребности, реагировать на них — отвечать на вопросы, подбирать темп, удобный для группы, следить за вовлеченностью слушателя в процесс и «возвращать» его в группу при необходимости.

К сожалению, электронное обучение только получает распространение в России, поэтому количество средств и технологий, позволяющих взаимодействовать участникам процесса обучения в режиме реального времени, пока ограничено. Популярные форматы синхронного обучения — вебинар, прямой эфир в соцсетях, совместная работа над документами, онлайн-лекция и онлайн-презентация.

Платформа для организации смешанного обучения We.Study

Чем синхронное обучение отличается от аудиторного

Несмотря на явные сходства между очным аудиторным и синхронным форматами, аудиторное и синхронное обучение — не одно и то же.

Действительно, оба формата предполагают, что слушатели собираются одновременно в едином пространстве, а преподаватель, используя различные учебно-наглядные пособия, объясняет теоретический материал. Кроме того, множество методик вовлечения слушателей, которые используются в аудиторном обучении, может быть перенесено в синхронную среду.

Однако различия не менее очевидны. Во-первых, аудиторный и синхронный формат предполагают различные инструменты совместной работы: синхронный формат ориентирован на инструменты мобильного обучения — использование мобильных приложений, чатов, командных онлайн-досок. Во-вторых, при синхронном обучении преподаватель обычно не имеет возможности проверить, слушают ли его студенты, поэтому успех обучения во многом зависит от сознательности обучающихся.

При этом обучение в синхронной среде может быть более интерактивным, чем традиционный аудиторный курс. В аудиторном обучении вы никогда не сможете получить мнение каждого ученика, в то время как использование чатов и онлайн-досок в синхронном обучении позволяет преподавателю собрать обратную связь за несколько минут.

Насколько эффективно синхронное обучение

Синхронный формат считается более эффективным в сравнении с асинхронным: в реальном времени концентрация внимания слушателей выше. Кроме того, в синхронном формате слушатели чаще проходят курс до конца. По заявлению Гарвардского университета, 85% слушателей успешно завершает синхронную онлайн-программу HBX CORe, в то время как средний процент слушателей, которые прошли асинхронное обучение на платформе Edx Гарвардского университета, — 5%.

Авторы руководства для преподавателей The Blended Synchronous Learning Handbook отмечают, что слушателям нравится синхронное обучение. Удаленным студентам стало проще получить помощь в учебе, а студенты, занимающиеся в классах, получили дополнительные инструменты для изучения нового материала. И хотя студентам нравится учиться в собственном темпе, им все равно нужны очные или онлайн-встречи для того, чтобы обсудить предмет или задать вопросы преподавателю.

Кроме того, для некоторых дисциплин — например, для обучения иностранным языкам — лучше всего подойдет смешанный формат обучения: асинхронный формат для изучения грамматики и письменных заданий и общение с преподавателем в онлайне для формирования навыков говорения. К примеру, электронный курс можно дополнить вебинаром, в ходе которого устно делается акцент на важных моментах, дается возможность задать вопрос преподавателю, проговариваются проблемные моменты.

Выбирая платформу для организации смешанного обучения, убедитесь, что сможете совместить синхронный и асинхронный форматы в рамках одного курса. We.Study позволяет вовлекать участников в процесс обучения за счет разнообразных типов занятий — текстового контента, вебинаров, тестов и домашних заданий в единой структуре курса.

Как устроено смешанное обучение?

Что такое смешанное обучение? Почему смешанный формат эффективен? Каковы его практические преимущества? Об этом и многом другом — в обзоре «Что такое смешанное обучение».

Возможность управления

Ещё одной особенностью синхронного генератора (как, впрочем, и асинхронного) является то, что частота и амплитуда наводимой на зажимах статора ЭДС существенно зависит от скорости вращения ротора.

Важно! С изменением подключённой к генератору активной нагрузки пропорционально ей меняется и частота вращения вала генератора, что приводит к изменению характеристик создаваемой в статоре ЭДС.

Указанный недостаток вынуждает устанавливать в устройствах синхронного и асинхронного типа электронный регулятор напряжения и частоты, обеспечивающий поддержание этих параметров на должном уровне (схема регулятора приводится ниже).

Поскольку асинхронный генератор работает по принципу рассогласованного вращения полей подвижной и неподвижной части, обеспечить регулирование выходных параметров внутри системы не удаётся. Это объясняется невозможностью организовать мгновенную обратную связь по напряжению путём подачи части выходного сигнала со статора на ротор (в АГ могут применяться лишь внешние стабилизаторы напряжения).

В этом заключается ещё одно отличие асинхронных агрегатов от их синхронных аналогов, которые по всем остальным характеристикам очень схожи с первыми.

Асинхронный генератор

Асинхронная электрическая машина работающая в режиме торможения, ротор которой вращается с опережением, но в том же направлении что и магнитное поле статора.

В асинхронном генераторе ротор выполнен виде постоянного магнита или электромагнита. Число полюсов ротора может быть два, четыре и т.д., но кратно двум.

В бытовых бензиновых и дизельных электростанциях используется, как правило, ротор с двумя полюсами, чем и обусловлена частота вращения двигателя электростанции 3000 об/мин. В дизельных электростанциях с частотой вращения 1500 об/мин используется четырехполюсной асинхронный генератор.

Вращающееся магнитное поле остается всегда неизменным и не регулируемым, вследствие чего напряжение и частота на выходе генератора зависит от частоты оборотов ротора и следовательно от стабильности вращения двигателя электростанции.

Несмотря на простоту обслуживания, малую чувствительность к короткому замыканию и невысокую стоимость, асинхронные генераторы применяются достаточно редко, так как имеются ряд недостатков: высокая себестоимость, зависящий от активно-индуктивного характера нагрузки; ненадежность работы в экстремальных нагрузках; зависимость выходного напряжения и частоты тока от устойчивости работы двигателя и т.д.

Синхронное и асинхронное обучение: плюсы и минусы

В рамках сравнения синхронного и асинхронного обучения у обоих типов можно выделить как преимущества, так и недостатки — то, что может понравиться одному учащемуся, может совсем не подойти другому. Давайте внимательнее рассмотрим некоторые из основных плюсов и минусов.

Плюсы синхронного обучения

Из-за социальной природы синхронного обучения учащиеся могут легко взаимодействовать с инструкторами и другими учащимися, что делает возможными групповые занятия.

Синхронное обучение происходит в режиме реального времени, а это означает, что учащиеся могут получить немедленную обратную связь. Так же быстро можно поделиться идеями и мнениями.

Если у учащихся возникают проблемы с аспектом прохождения и/или содержания курса, синхронное обучение позволяет учащимся сразу задавать вопросы и получать мгновенные ответы.

Минусы синхронного обучения

Учащиеся должны находиться онлайн в строго определенное время, поэтому разработка обучения персонала должна соответствовать их графику — обычно учащиеся не могут получить доступ к контенту в любом месте и в любое удобное для них время. Чтобы обеспечить большую гибкость, вы можете предоставлять записи занятий через ваши обучающие системы.

Из-за групповой динамики синхронного обучения некоторые учащиеся могут чувствовать, что им не уделяется должного индивидуального внимания, — это играет особенно важную роль, если какая-то часть обучения не до конца понятна человеку. Чтобы обойти этот момент, попробуйте следить за успеваемостью учащихся, выделяя время для индивидуальных и/или групповых сеансов вопросов и ответов.

То, насколько хорошо учащиеся понимают содержание курса, в большей степени зависит от способностей преподавателя, чем от самих учащихся. Чтобы улучшить этот момент, убедитесь, что ваши инструкторы прошли соответствующую подготовку и полностью готовы к своей роли. Заблаговременное планирование обучения персонала со стороны преподавателей также гарантирует то, что они предоставят учащимся лучшие возможности для обучения.

Плюсы асинхронного обучения

Асинхронное обучение предлагает большую гибкость. Хотя обычно для прохождения обучения задан какой-то дедлайн, асинхронные ученики могут продвигаться в своем собственном темпе и получать доступ к курсу в любое время и из любого места.

Асинхронное обучение — это более экономичный способ обучения учащихся, которые живут в разных местах, поскольку учащиеся могут участвовать в курсах независимо от их часового пояса или местоположения.

При асинхронном обучении у учащихся появляется значительно больше времени для размышления над материалом, который они изучают, а это значит, что они, вероятно, осознают его более тщательно.

Асинхронное обучение лучше всего подходит для быстрорастущего бизнеса. Если у вас есть сотни учащихся, разбросанных по всему миру, вы можете быстро научить их всему необходимому, не прибегая к очным сессиям.

Минусы асинхронного обучения

Хотя учащиеся могут иметь доступ к общению с инструктором, контакт в рамках асинхронного обучения может быть ограничен. Обычно ответы на запросы нельзя дать мгновенно (например, учащимся может потребоваться дождаться ответа на электронное письмо), но этого можно избежать, подключив системы, которые максимально упрощают асинхронное общение.

Из-за отсутствия взаимодействия с инструкторами и однокурсниками некоторые люди могут чувствовать себя изолированными, что может привести к потере мотивации и снижению участия в обучающих курсах. Чтобы побороть изоляцию учащихся, важно сосредоточиться на создании действительно вовлекающего контента.

Асинхронное обучение ориентировано на самих учащихся, поэтому, чтобы успешно завершить требуемую работу, им необходимы развитые самодисциплина и сосредоточенность. Использование таких инструментов, как, например, геймификация, поможет удерживать интерес учащихся.

Практические примеры

В качестве практических примеров рассмотрим работу с асинхронными методами и особенности работы в веб-клиенте. Работу с блокирующими окнами рассматривать не будем, так как про это у меня есть отдельная статья. Кроме это, напомню, что при переводе прикладных решений на асинхронный режим работы могут помочь инструменты рефакторинга, о которых также имеется отдельная статья.

Асинхронные методы

Рассмотрим на примере асинхронного метода глобального контекста — НачатьПоискФайлов.

Синхронное или асинхронное обучение: что лучше для ваших учеников?

В конечном счете, метод обучения, который вы выберете для своих учеников, будет зависеть от ряда факторов – целей обучения, типа контента курса, который вы создаете, того, как вы проводите обучение, и доступности ваших учеников. Однако если у вас есть ресурсы, использование как синхронного, так и асинхронного обучения является выигрышным вариантом.

Например, создание в основном асинхронного курса с дополнительными вебинарами, запланированными на разные дни и время, гарантирует, что учащиеся получат дополнительное преимущество от взаимодействия друг с другом и преподавателями.

Кроме того, смешанное обучение – это еще один вариант, который поддерживает возможности как синхронного, так и асинхронного обучения. Разнообразие – лучшее решение. Особенно если вы стремитесь к тому, чтобы учащиеся были как можно более вовлечены в обучение, смешивайте различные формы и типы контента. Сочетание таких элементов, как видео, текст и изображения несомненно заинтересует ваших учеников.