Основы параллельных вычислений

В рамках курса проводится изучение основных понятий параллельных вычислений, необходимых для последующего изучения моделей, методов и технологий параллельного программирования. В простой и понятной форме в курсе приводятся примеры современных высокопроизводительных вычислительных систем, рассматриваются способы анализа сложности вычислений и оценки возможности их параллельного выполнения, даются основы разработки параллельных методов. Для наглядной демонстрации излагаемых понятий используется учебно-исследовательская система ПараЛаб.
Для специалистов
Записаться
Объём
36 час.
Длительность
30 дней
Нагрузка
6 час.
Формат обучения
Дистанционно (самостоятельно)
Описание Рассматриваются классификация параллельных вычислительных систем, способы анализа сложности алгоритмов и оценки возможности их распараллеливания. Для демонстрации используется учебно-исследовательская система ПараЛаб.
Цели
  • Сформировать теоретическую базу в области архитектуры параллельных систем и методов вычислений.
  • Ознакомить с критериями эффективности и масштабируемости параллельных алгоритмов.
Чему я научусь?
  • Анализировать сложность алгоритмов для оценки потенциала их параллельного выполнения.
  • Выбирать оптимальные модели параллельных вычислений в зависимости от решаемой задачи.

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?
  • Анализировать сложность алгоритмов для оценки потенциала их параллельного выполнения.
  • Выбирать оптимальные модели параллельных вычислений в зависимости от решаемой задачи.

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.
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.
Экзамен
^