Параллельді бағдарламалау әдістері мен алгоритмдері

Сипаттама: Курс параллельді есептеулерді моделдеу және талдау, параллельді алгоритмдер мен бағдарламаларды әзірлеу принциптері, параллельді бағдарламаларды өңдеу технологиялары мен жүйелері, параллельді сандық Алгоритмдер туралы түсінік береді. Курс аяқталғаннан кейін магистрант параллельді бағдарламаларды орындау моделін құрастыра алады, параллельді есептеулердің тиімділігін бағалай алады, есептеулердің күрделілігін және өңделетін алгоритмдерді параллельдеу мүмкіндігін талдай алады, бағдарламаның негізгі параметрлерін бағалай алады.

Кредиттер саны: 5

Пререквизиты:

• Заманауи орталар және бағдарламалау тілдері
• Алгоритмдер, деректер құрылымы және программалау

Пәннің еңбек сыйымдылығы:

Компонент: Таңдау бойынша компонент

Цикл: Кәсіптік пәндер

Мақсат

• Параллельді бағдарламалау саласында жұмысты сәтті бастау үшін жеткілікті көлемде көп процессорлы есептеу жүйелері (МВС) үшін параллельді бағдарламалаудың математикалық модельдерін, әдістерін және технологияларын зерттеу.

Міндет

• Студенттердің теориялық білімі мен алгоритмдер мен бағдарламаларды әзірлеудің және оларды (МВС) (суперкомпьютерлерде) іске асырудың практикалық дағдыларын қалыптастыру.

Оқыту нәтижесі: білу және түсіну

• Есептеу математикасының есептері үшін параллельді есептеу әдістері.
• Параллельді бағдарламаларды әзірлеудің негізгі тәсілдері

Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану

• Параллель бағдарламаларды орындау моделін құрыңыз.
• Өз алгоритмдерін жүзеге асыру үшін параллель бағдарламаларды әзірлеудің жалпы сызбаларын қолданыңыз.

Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру

• Есептеулердің күрделілігін және дамыған алгоритмдерді параллельдеу мүмкіндігін талдаңыз.
• Алынған параллель бағдарламалардың үдеу, тиімділік және масштабталу сияқты негізгі параметрлерін бағалаңыз.
• Шешілетін ғылыми мәселелер мен міндеттердің тұжырымдамалық және теориялық модельдерін әзірлеу және талдау қабілеті.

Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер

• Қарым-қатынас қабілеттерін дамыту, оның ішінде ашық Интернет ресурстарымен жұмыс істеу үшін кем дегенде бір шет тілін білу және АТ жобалары мен басқа да іс-шаралар аясында іскерлік өзара әрекеттесу үшін тұлғааралық және топтық қарым-қатынас дағдылары.

Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі

• MPI, OpenMP технологияларын қолдана отырып, МВС үшін параллельді бағдарламаларды әзірлеу дағдысы.

Оқыту әдістері

Модульно-блочные технологии. В основе модульный или циклический тип обучения, а также информационно-коммуникационный (в том числе дистанционные образовательные технологии). Ведущими формами обучения выступают лекции, а методами эвристический, программированный и объяснительно-иллюстративный. Основными средствами диагностики являются итоговые письменные работы и выполнение работ по пройденным темам и разделам.

Дәріс сабақтарының тақырыптары

• Введение в параллельные вычисления
• Проблемы разработки параллельных приложений
• Работа с потоками
• Средства синхронизации
• Конкурентные коллекции
• Работа с задачами
• Шаблоны параллелизма Parallel Параллельные циклы Parallel
• Технология PLINQ Параллелизм PLINQ-запросов
• Планировщик задач Организация планировщика: глобальная очередь задач, локальные очереди рабочих потоков
• Типовые модели параллельных приложений Шаблон MapReduce

Негізгі әдебиет

• Антонов А.С. Технологии параллельного программирования MPI и Open MP: Учебное пособие для вузов. – М.: Изд-во МГУ, 2012. – 344 с.
• Старченко А.В., Данилкин Е.А., и др. Практикум по методам параллельных вычислений: Учебник. – М.: Изд-во МГУ, 2010. – 200 с.
• Волосова А.В. Параллельные методы и алгоритмы [Электронный ресурс]: учебное пособие/ А.В. Волосова. ‒ М.: МАДИ, Электронные текстовые и графические данные (5,35 Мбайт). 2020. – 176 с.
• Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. – СПб.: БХВ – Петербург, 2002. - 608 с.

Қосымша әдебиеттер

• Якобовский М. В. Введение в параллельные методы решения задач: Учебное пособие / Предисл.: В. А. Садовничий. – М.: Издательство Московского университета, 2013. – 328 с., илл
• Боресков А.В., Харламов А.А. Параллельные вычисления на GPU. Архитектура и программная модель CUDA: Учеб. пособие. – М.: Изд. МГУ, 2012. – 336 с.
• Сандерс Дж., Кэндрот Э. Технология CUDA в примерах: введение в программирование графических процессоров. – М.: ДМК Пресс, 2013.– 232 с.
• Гергель В.П. Высокопроизводительные вычисления для многопроцессорных многоядерных систем: Учебник – М.: Изд-во МГУ, 2010. – 544 с
• Боресков А.В., Харламов А.А. Основы работы с технологией CUDA. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 231 с.
• Воеводин В.В. Вычислительная математика и структура алгоритмов: Учебник. – М.: Изд-во МГУ, 2010. – 168 с.