ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 ЗЕТ (216 час.).
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель дисциплины состоит в изучении математических моделей, методов и технологий параллельного программирования для (МВС) в объеме, достаточном для успешного начала работ в области параллельного программирования. Излагаемый набор знаний и умений составляет теоретическую основу для методов разработки сложных программ и включают такие темы, как цели и задачи параллельной обработки данных, принципы построения параллельных вычислительных систем, моделирование и анализ параллельных вычислений, принципы разработки параллельных алгоритмов и программ, технологии и системы разработки параллельных программ, параллельные численные алгоритмы для решения типовых задач вычислительной математики. Изучение курса поддерживается расширенным лабораторным практикумом.
Основной задачей изучения дисциплины является формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков разработки алгоритмов и программ и их реализации на (МВС) (суперкомпьютерах).
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина «Методы и алгоритмы параллельного программирования» (МАПП) относится к числу дисциплин профессионального цикла (базовой части). Успешное овладение дисциплиной предполагает предварительные знания вычислительных методов, архитектуры вычислительных систем и операционных систем в объеме, предусмотренном бакалавриатом «Прикладная математика и информатика», а также навыков программирования на языках высокого уровня.
ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Процесс изучения дисциплины «Методы и алгоритмы параллельного программирования» направлен на формирование следующих общекультурных (ОК) и профессиональных компетенций (ПК):
- способность использовать углубленные теоретические и практические знания в области прикладной математики и информатики (ОК-3);
- способность самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, расширять и углублять свое научное мировоззрение (ОК4);
- способностью порождать новые идеи и демонстрировать навыки самостоятельной научно-исследовательской работы и работы в научном коллективе (ОК-5);
- способностью разрабатывать концептуальные и теоретические модели решаемых научных проблем и задач (ПК-2);
- способностью углубленного анализа проблем, постановки и обоснования задач научной и проектно-технологической деятельности (ПК-3).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- Методы параллельных вычислений для задач вычислительной математики (матричные вычисления, решение систем линейных уравнений, сортировка, обработка графов, уравнения в частных производных, многоэкстремальная оптимизация).
- Основные подходы к разработке параллельных программ.
Уметь:
- Строить модель выполнения параллельных программ.
- Оценивать эффективности параллельных вычислений.
- Анализировать сложность вычислений и возможность распараллеливания разрабатываемых алгоритмов.
- Применять общие схемы разработки параллельных программ для реализаций собственных алгоритмов.
- Оценивать основные параметры получаемых параллельных программ, таких как ускорение, эффективность и масштабируемость.
Владеть: основами разработки параллельных программ для МВС с применением технологий MPI, OpenMP, CUDA.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ
- Тема 1. Состояние и проблемы параллельных вычислений.
- Тема 2. Моделирование и анализ параллельных алгоритмов. Показатели качества.
- Тема 3. Этапы разработки параллельных методов. Средства разработки параллельных программ.
- Тема 4. Интерфейс передачи сообщений MPI.
- Тема 5. Технология программирования OpenMP.
- Тема 6. Технология параллельного программирования CUDA.
- Тема 7. Параллельные численные алгоритмы для решения типовых задач вычислительной математики.
ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Лекции, лабораторные работы.
ФОРМА АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
Методические материалы:
-
Фефелов Н.П. Методы и алгоритмы параллельного программирования. Учебно-методическое пособие по
лабораторным работам для направления 010400 – Прикладная математика и информатика (магистры)
/ Томск: ТУСУР, 2011. – 16 с.
-
Фефелов Н.П. Методы и алгоритмы параллельного программирования: Методические указания по
самостоятельной работе студентов для направления 010400 – Прикладная математика и информатика
(магистры) / Томск, ТУСУР, 2011. – 8 с.