Компьютерные науки

Основы параллельных вычислений

Введение в теорию параллельных вычислений и многопроцессорных систем. Изучаются методы оценки эффективности распараллеливания, алгоритмическая сложность и разработка параллельных алгоритмов.
Студентов 1691 Выпускников 619 Для специалистов
690 ₽ 1 200 ₽
или любая сумма на ваше усмотрение
Вы можете оплатить любую сумму, чтобы поддержать наш проект и авторов программы. Объем услуг не зависит от размера вашей оплаты.
Темы:
Программирование, Суперкомпьютерные технологии
Объем
36 час.
Длительность
30 дней
Нагрузка в неделю
9 час.
Формат обучения
Дистанционно (самостоятельно)
Описание Учебная программа закладывает теоретический фундамент для разработки масштабируемого программного обеспечения. В учебной программе рассматриваются архитектуры суперкомпьютеров, классификация параллельных систем и подходы к анализу сложности вычислений. Особое внимание уделяется математическим метрикам оценки ускорения и эффективности параллельных алгоритмов. Для наглядной демонстрации концепций применяется среда ПараЛаб, позволяющая моделировать выполнение алгоритмов и проверять их эффективность. Полученные знания формируют теоретическую базу для проведения исследований и разработки программного обеспечения в области высокопроизводительных вычислений.
Цели
  • Сформировать фундаментальное понимание архитектуры многопроцессорных вычислительных систем.
  • Раскрыть подходы к анализу сложности и оценке потенциала распараллеливания алгоритмов.
  • Познакомить с общими методиками проектирования параллельных методов решения задач.
Чему я научусь?
  • Классифицировать параллельные вычислительные системы по их архитектурным особенностям.
  • Оценивать теоретическую эффективность и ускорение от внедрения параллельных вычислений.
  • Использовать систему ПараЛаб для моделирования и анализа алгоритмов.

Авторы

Гергель Виктор Павлович
Гергель Виктор Павлович
Д.т.н., профессор, декан факультета вычислительной математики и кибернетики Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.
Чему я научусь?
  • Классифицировать параллельные вычислительные системы по их архитектурным особенностям.
  • Оценивать теоретическую эффективность и ускорение от внедрения параллельных вычислений.
  • Использовать систему ПараЛаб для моделирования и анализа алгоритмов.

Учебный план

№ Занятия
Экзамен экстерном Внимание! Экзамен экстерном не обязательный для сдачи. При желании вы можете его пройти, если хотите подтвердить свои знания по данному курсу без его изучения или поверить свои знания по нему. Экзамен экстерном можно сдать только один раз. 90 мин
1 Введение Во введении дается общее представление об учебном курсе. Дается общее понятие и значимость параллельных вычислений для... Во введении дается общее представление об учебном курсе. Дается общее понятие и значимость параллельных вычислений для решения многих важных вычислительно-трудоемких задач. В качестве убедительных примеров приводятся задачи из разных областей науки и техники, отмечаются области знаний, в которых суперкомпьютерные технологии являются особо значимыми. В лекции обсуждаются знания и умения, необходимые для успешной деятельности в области суперкомпьютерных технологий, и рассматривается содержание учебного курса. В завершении лекции указывается учебно-методическая литература, которая может быть полезна при изучении курса. ещё
2 Параллельные вычислительные системы: краткий обзор и классификация В лекции рассматриваются возможные способы организации параллельных вычислений, обсуждаются различия между многозадачным режимом, параллельным и распределенным... В лекции рассматриваются возможные способы организации параллельных вычислений, обсуждаются различия между многозадачным режимом, параллельным и распределенным выполнением вычислений. Далее в лекции приводятся примеры параллельных вычислительных систем и дается их классификация ещё
Параллельные вычислительные системы: краткий обзор и классификация тест для курса Основы параллельных вычислений 20 мин
3 Общая характеристика многопроцессорных вычислительных систем В лекции проведена дальнейшая детализация класса многопроцессорных вычислительных систем. Даны ключевые определения мультипроцессора и мультикомпьютера. Приведена... В лекции проведена дальнейшая детализация класса многопроцессорных вычислительных систем. Даны ключевые определения мультипроцессора и мультикомпьютера. Приведена общая характеристика проблем, возникающих при параллельных вычислениях для систем с общей памятью (обеспечение однозначности кэш-памяти разных процессоров, необходимость синхронизации вычислений). Рассмотрена общая схема передачи сообщений для вычислительных систем с распределенной памятью. Приведены основные характеристики сетей передачи данных в многопроцессорных вычислительных системах ещё
Общая характеристика многопроцессорных вычислительных систем тест для курса Основы параллельных вычислений 30 мин
4 Оценка эффективности параллельных вычислений В лекции приводятся основные показатели качества для оценки эффективности разрабатываемых методов параллельных вычислений - ускорение (speedup),... В лекции приводятся основные показатели качества для оценки эффективности разрабатываемых методов параллельных вычислений - ускорение (speedup), эффективность (efficiency), стоимость (cost) вычислений. Далее в лекции рассматривается методы построения оценок максимально достижимых значений показателей эффективности. Для получения таких оценок может быть использован закон Амдаля (Amdahl) и закон Густавсона-Барсиса (Gustafson-Barsis's law). Приводятся примеры для иллюстрации рассмотренных понятий ещё
Оценка эффективности параллельных вычислений тест для курса Основы параллельных вычислений 30 мин
5 Анализ сложности вычислений и оценка возможности распараллеливания "В лекции описывается модель вычислений в виде графа ""операции-операнды"" для описания существующих информационных зависимостей в выбираемых... "В лекции описывается модель вычислений в виде графа ""операции-операнды"" для описания существующих информационных зависимостей в выбираемых алгоритмах решения задач. Приводятся теоретические оценки для определения максимального возможного распараллеливания. Для демонстрации применимости рассмотренных моделей и методов анализа параллельных алгоритмов в разделе рассматриваются задачи нахождения частных сумм последовательности числовых значений и умножения матриц" ещё
Анализ сложности вычислений и оценка возможности распараллеливания тест для курса Основы параллельных вычислений 30 мин
6 Общая схема разработки параллельных методов В лекции рассмотрена методика разработки параллельных алгоритмов, которая включает этапы: разделение вычислений на независимые части, выделение... В лекции рассмотрена методика разработки параллельных алгоритмов, которая включает этапы: разделение вычислений на независимые части, выделение информационных зависимостей, масштабирование имеющегося набора подзадач, распределение подзадач между процессорами, для демонстрации применимости рассмотренной методики приведен пример параллельного решения гравитационной задачи N тел ещё
Общая схема разработки параллельных методов тест для курса Основы параллельных вычислений 30 мин
7 Программная система ПараЛаб для изучения и исследования методов параллельных вычислений В лекции рассматривается учебно-исследовательская система ПараЛаб, которая может быть использована для изучения и исследования методов параллельных... В лекции рассматривается учебно-исследовательская система ПараЛаб, которая может быть использована для изучения и исследования методов параллельных вычислений. Дается общая характеристика системы и подробно рассматриваются правила ее использования ещё
Программная система ПараЛаб для изучения и исследования методов параллельных вычислений тест для курса Основы параллельных вычислений 30 мин
Тренировочный экзамен Внимание! Тренировочный экзамен экстерном не обязательный для сдачи. При желании вы можете его пройти, если хотите проверить свои знания курса перед сдачей экзамена. Тренировочный экзамен можно сдавать сколько угодно один раз. 90 мин
Экзамен 60 мин

Какой документ я получу?

Сертификат

Выдаётся автоматически после успешного завершения программы.

Удостоверение о повышении квалификации

Выдается при наличии среднего специального или высшего образования (необходимые документы).

Стоимость программы

690 ₽ 1 200 ₽
или любая сумма на ваше усмотрение
Вы можете оплатить любую сумму, чтобы поддержать наш проект и авторов программы. Объем услуг не зависит от размера вашей оплаты.
^