Компьютерные науки

Архитектура параллельных вычислительных систем

В программе рассматриваются принципы проектирования параллельных вычислительных систем. Охватывается аппаратная поддержка, методы статического распараллеливания и оптимизация для архитектур EPIC.
Студентов 2843 Выпускников 630 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:
Аппаратное обеспечение, Суперкомпьютерные технологии
Объем
36 час.
Длительность
30 дней
Нагрузка в неделю
9 час.
Формат обучения
Дистанционно (самостоятельно)
Описание Эта учебная программа посвящена концепциям построения высокопроизводительных вычислительных систем. В учебной программе рассматриваются параллельные структуры, технологии SPMD, аппаратная поддержка языков и асинхронные системы на принципах data flow. Особое внимание уделяется оптимизации и обеспечению когерентности памяти. Обучение начинается с базовых параллельных структур и переходит к детальному анализу распараллеливания на уровне микропроцессоров, потактового планирования и программирования для нетрадиционных архитектур. Программа ориентирована на разработчиков сложных вычислительных систем.
Цели
  • Сформировать понимание принципов работы параллельных вычислительных систем.
  • Познакомить с методами статического и аппаратного распараллеливания.
  • Раскрыть подходы к программированию процессоров EPIC-архитектуры.
Чему я научусь?
  • Оптимизировать код для вычислительных систем нетрадиционной архитектуры.
  • Организовывать потактовое расписание выполнения вычислений.
  • Решать задачи обеспечения когерентности кэш-памяти в многопроцессорных системах.

Авторы

Барский Аркадий Бенционович
Барский Аркадий Бенционович
Доктор технических наук, профессор кафедры "Вычислительные системы и сети" Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ).
Чему я научусь?
  • Оптимизировать код для вычислительных систем нетрадиционной архитектуры.
  • Организовывать потактовое расписание выполнения вычислений.
  • Решать задачи обеспечения когерентности кэш-памяти в многопроцессорных системах.

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
2 Параллельные структуры вычислительных систем "Лекция посвящена начальному знакомству с основными структурными решениями, воплощенными в параллельных вычислительных системах. Производится их классификация.... "Лекция посвящена начальному знакомству с основными структурными решениями, воплощенными в параллельных вычислительных системах. Производится их классификация. Приводятся ""исторические"" примеры параллельных ВС." ещё
Параллельные структуры вычислительных систем тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 30 мин
3 Микропроцессорные системы и способы распараллеливания Лекция посвящена проблемам комплексирования микропроцессоров в вычислительной системе. Рассматриваются транспьютерные технологии и способы межпроцессорного обмена данными.... Лекция посвящена проблемам комплексирования микропроцессоров в вычислительной системе. Рассматриваются транспьютерные технологии и способы межпроцессорного обмена данными. Обсуждается идея применения микропроцессорной ВС как внешнего устройства персонального компьютера или рабочей станции. Исследуется вопрос объединения вычислительного ресурса многопроцессорной системы в единое решающее поле для его оптимизированного совместного использования. Производится классификация способов распараллеливания. ещё
Микропроцессорные системы и способы распараллеливания тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 30 мин
4 Распараллеливание в ВС на уровне исполнительных устройств Изучается проблема второго уровня распараллеливания — уровня исполнительных устройств. Рассматривается организация конвейеров операций, векторных конвейеров, выполнения... Изучается проблема второго уровня распараллеливания — уровня исполнительных устройств. Рассматривается организация конвейеров операций, векторных конвейеров, выполнения операций на стеке. Исследуются принципы динамического распараллеливания в многофункциональном арифметическо-логическом устройстве. ещё
Распараллеливание в ВС на уровне исполнительных устройств тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 20 мин
5 Параллельная обработка стека и статическое распараллеливание в решающем поле Рассматривается проблема параллельного выполнения программы, которая представлена в безадресной системе команд, имитирующей выполнение операций на стеке.... Рассматривается проблема параллельного выполнения программы, которая представлена в безадресной системе команд, имитирующей выполнение операций на стеке. Параллельная обработка стека применима к программам счёта арифметических операторов, содержащих условия. Это позволяет значительно сократить количество условных переходов. ещё
Параллельная обработка стека и статическое распараллеливание в решающем поле тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 30 мин
6 Аппаратная поддержка языка пользователя — основная концепция мультипроцессорных систем "Рассматривается проблема использования языка высокого уровня в качестве ассемблера — единственно доступного языка пользователя, включающего сложные... "Рассматривается проблема использования языка высокого уровня в качестве ассемблера — единственно доступного языка пользователя, включающего сложные алгоритмические конструкции. Их применение эффективно лишь при наличии средств аппаратной поддержки. Такая поддержка выполнена в отечественном семействе ""Эльбрус""." ещё
Аппаратная поддержка языка пользователя — основная концепция мультипроцессорных систем тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 30 мин
7 Оптимальное потактовое расписание выполнения работ в многофункциональном арифметическо-логическом устройстве "Рассматривается проблема составления потактового расписания работы процессора, управляемого в каждом такте. Компоновка ""длинных"" командных слов производится... "Рассматривается проблема составления потактового расписания работы процессора, управляемого в каждом такте. Компоновка ""длинных"" командных слов производится на завершающей стадии трансляции и характерна для суперскалеровVLIW- и EPIC -архитектуры. Освещаются как не оптимизированная, ""быстрая"", компоновка, так и компоновка, использующая решающие правила на основе исследования графа работ внутри непрерываемого участка программы. При компоновке учитываются и команды вида if-then-else, не использующие условный переход." ещё
Оптимальное потактовое расписание выполнения работ в многофункциональном арифметическо-логическом устройстве тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 20 мин
8 Оптимальное программирование в архитектуре управления каждым тактом "Обсуждаются вопросы технологии и рекомендации для оптимального программирования процессора VLIW- или EPIC-архитектуры, управляемого в каждом такте.... "Обсуждаются вопросы технологии и рекомендации для оптимального программирования процессора VLIW- или EPIC-архитектуры, управляемого в каждом такте. Приводится пример составления программы расчета нейронной сети. Рассматривается оптимизированная компоновка командных слов одной из ""исторических"" архитектур (предположительно - 5Э73) с элементами синхронизации исполнительных устройств." ещё
Оптимальное программирование в архитектуре управления каждым тактом тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 30 мин
9 Оптимальное программирование процессоров EPIC-архитектуры "Освещается проблема организации интенсивного ветвления вычислений с помощью механизма предикатов без традиционного использования команд условного перехода,... "Освещается проблема организации интенсивного ветвления вычислений с помощью механизма предикатов без традиционного использования команд условного перехода, значительно увеличивающего время выполнения программы. Применение предикатов характерно для процессоров EPIC-архитектуры, лежащей в основе новейших разработок ряда ""Эльбрус"". Рассматриваются примеры таких ветвящихся алгоритмов, как сортировка и поиск, в которых теоретическая оценка сложности значительно отличается от сложности, практически достижимой при программировании." ещё
Оптимальное программирование процессоров EPIC-архитектуры тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 15 мин
10 Вычислительные системы нетрадиционной архитектуры "Рассматриваются некоторые ""нетрадиционные"" архитектуры, отражающие альтернативный поиск и эффективные решения при создании современных архитектур многопроцессорных вычислительных... "Рассматриваются некоторые ""нетрадиционные"" архитектуры, отражающие альтернативный поиск и эффективные решения при создании современных архитектур многопроцессорных вычислительных систем. Среди таких архитектур: однородные вычислительные среды, легшие в основу транспьютерных сетей ещё
Вычислительные системы нетрадиционной архитектуры тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 25 мин
11 Асинхронная ВС на принципах data flow Обсуждается проблема практического применения принципа data flow при построении асинхронных вычислительных систем. В таких системах коммутация... Обсуждается проблема практического применения принципа data flow при построении асинхронных вычислительных систем. В таких системах коммутация взаимодействия процессорных элементоврешающего поля для выполнения программы отделена от собственно вычислений и слабо зависит от них. Формулируются принципы составления программы коммутации и анализируется ее выполнение. ещё
Асинхронная ВС на принципах data flow тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 25 мин
12 Программирование задач для асинхронной ВС архитектуры data flow Приводятся примеры программирования в архитектуре асинхронной ВС на принципах data flow. Рассматриваются задачи численного интегрирования, умножения... Приводятся примеры программирования в архитектуре асинхронной ВС на принципах data flow. Рассматриваются задачи численного интегрирования, умножения матриц, решения системы линейных уравнений. Исследуются основы трансляции с языков высокого уровня. ещё
Программирование задач для асинхронной ВС архитектуры data flow тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 30 мин
13 SPMD-технология на базе симметричной ВС "Рассматривается архитектура вычислительной системы, основанная на принципе ""одна программа — много потоков данных"". Показывается, что этот... "Рассматривается архитектура вычислительной системы, основанная на принципе ""одна программа — много потоков данных"". Показывается, что этот принцип, реализующий распараллеливание ""по информации"", характерен и эффективен при решении задач, сводящихся к обработке больших массивов данных, а также при решении задач на основе перебора многих вариантов поиска такого решения. Представлены общая структура и основные особенности системы команд." ещё
SPMD-технология на базе симметричной ВС тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 25 мин
14 Задача логического вывода и когерентность кэш-памяти в ВС SPMD-архитектуры Продолжается рассмотрение SPMD-технологии и ее применения к решению задач логического вывода. Исследуется проблема согласования оперативного совместного... Продолжается рассмотрение SPMD-технологии и ее применения к решению задач логического вывода. Исследуется проблема согласования оперативного совместного использования результатов счета, находящихся в кэш-памяти процессоров, до их поступления в общую память, — проблема когерентности кэшей. Предлагается решать эту проблему с помощью механизма закрытия адресов, что совпадает с общей идеей data flow. Освещается возможность применения памяти предикатов при решении задач по SPMD-технологии. ещё
Задача логического вывода и когерентность кэш-памяти в ВС SPMD-архитектуры тест для курса Архитектура параллельных вычислительных систем 20 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.
^