Математико-механический факультет




Скачать 308.14 Kb.
НазваниеМатематико-механический факультет
страница1/3
Дата21.01.2013
Размер308.14 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3

Титульный лист




Федеральное агентство по образованию Российской Федерации




Санкт-Петербургский государственный университет




Математико-механический факультет




















































































































































Регистрационный номер
рабочей программы учебной дисциплины:










код года утверждения

/

код факультета

/

порядковый номер учебной дисциплины
























































































РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ




«Архитектура параллельных систем»














































основной образовательной программы высшего профессионального образования










подготовки по специальности

010503

Математическое обеспечение и администрирование информационных систем




по профилю

По всем профилям ООП




для получения квалификации (степени)

специалист














































Рабочая программа учебной дисциплины может использоваться при совпадении значения трудоёмкости в зачётных единицах в одной или нескольких основных и дополнительных образовательных программах, характеристики которых указываются на титульном листе














































код дисциплины

Б32(?)

по учебному плану

?? /?? /??

форма обучения

очная




виды промежуточной аттестации:

зачётов




экзаменов

1














































Рабочая программа учебной дисциплины может соответствовать одному или нескольким учебным планам образовательных программ, в том числе по различным формам обучения, в этом случае все соответствующие коды, виды и количество процедур промежуточной аттестации указываются на титульном листе



























































































Трудоёмкость учебной дисциплины

 4

зачётных единиц



























































































Санкт-Петербург




2009







Раздел 1. Характеристики, структура и содержание учебной дисциплины
















1.1. Цели и результаты изучения дисциплины







Дисциплина «Архитектура параллельных систем» является одной из важных дисциплин цикла (Б3), формирующего подготовку специалиста в области высокоэффективных вычислений на современных вычислительных системах. Она представляет собой комплекс знаний, умений и навыков, позволяющих овладеть основами параллельных вычислений на современных многоядерных компьютерах, а также углубить знания о влиянии архитектуры вычислительной системы на погрешность вычислений, на устойчивость вычислений относительно погрешностей округления.

Отдельные параметры курса могут варьироваться по степени сложности в зависимости от уровня подготовки студентов. Курс должен быть построен на принципах компетентностного, деятельностного подхода к вычислениям как средству обоснованного проведения различных расчетов, с применением высокопроизводительных компьютеров, что предполагает распределение содержания обучения по следующим видам деятельности: изучение основных концепций параллельного программирования, изучение средств распараллеливания, изучение элементов программирования, составление алгоритмов, проведение простейших вычислений, анализ ошибок, связанных с различными погрешностями, в том числе, с алгебраически допустимым изменением порядка вычислений.

Основным методологическим принципом построения программы курса, равно как и всей концепции обучения основам распараллеливания в целом, является принцип поэтапного системного накопления знаний и формирования необходимых компетенций по модели: от простого и/или знакомого - к сложному и/или незнакомому, а основной методологической стратегией прохождения отдельных разделов программы является ступенчатость и цикличность, предусматривающие постепенный возврат к ранее усвоенному материалу на более высоком языковом и концептуальном уровне.

Цель изучения дисциплины: обучение студентов методам распараллеливания вычислений с использованием мощных вычислительных систем, развитие у студентов доказательного, логического мышления; знакомство с различными языками, применяемыми на упомянутых системах, подготовка к самостоятельному решению различных алгоритмических задач с использованием этих систем.







1.2. Язык(и) обучения







Русский







1.3. Требования к подготовленности обучающегося к освоению содержания учебной дисциплины (пререквизиты)







Программа семинара предназначена для студентов 3 курса и рассчитана на студентов, изучавших численные методы и программирование в объеме первых двух курсов обучения и владеющих базовыми навыками работы с компьютером.

Максимальная эффективность программы будет обеспечена при условии, что студент:

  • Владеет основами численных методов.

  • Владеет основами программирования, достаточными для составления простейших программ.










1.4. Перечень компетенций, формируемых при изучении дисциплины (с указанием кодов)







    ОК-1, ОК-11- быть способным приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии; ПК-12 – понимать значение фундаментальных знаний при изучении компьютерных дисциплин; ПК-22 - иметь способность к эффективному применению и реализации математически сложных алгоритмов в современных программных комплексах.







1.5. Знания, умения, навыки, осваиваемые обучающимся при изучении дисциплины







Основной целью семинара является овладение студентами теоретических основ техники распараллеливания вычислений и применение полученных знаний, а именно:

  • знание содержания дисциплины "Архитектура параллельных систем" и обладание достаточно полным представлением о возможностях применения разделов курса в различных прикладных областях науки и техники;

  • умение проводить вычисления на современных высокопроизводительных вычислительных системах с общей памятью в соответствии с программой курса.

  • Развитие способности дальнейшего освоения методов распараллеливания вычислений, способами и средствами организации параллельных потоков на вычислительных системах с распределенной и общей памятью, развития навыков работы с компьютером как средством управления информацией.









1.6. Перечень и объём активных форм учебной работы по дисциплине







Аудиторная учебная работа: теоретические занятия в объеме 4 часов в неделю, (при наличии в Университете компьютерных классов) и текущее тестирование, текущие тесты контрольные работы (комплексное тестирование) в конце семестра.

Самостоятельная работа:

а) под руководством преподавателя

проведение экспериментов по распараллеливанию вычислений

проведение экспериментов по влиянию погрешностей, связанных с округлением чисел и особенностями машинной арифметики, на результаты вычислений

б) в присутствии преподавателя (работа студента в компьютерном классе открытого доступа при выполнении контрольных заданий)

в) без участия преподавателя (индивидуальная работа с доступными информационными и образовательными ресурсами, имеющимися в библиотеке, в открытом доступе в сети Интернет и локальной сети Университета с целью преодоления индивидуальных трудностей в освоении отдельных разделов курса, а также удовлетворения личных познавательных потребностей.








1.7. Организация изучения дисциплины, текущего контроля успеваемости
и промежуточной аттестации


Объёмы учебной работы и трудоёмкость по ООП 010503







Модули учебной дисциплины

Аудиторная учебная работа обучающихся

Самостоятельная работа)

Объём активных форм учебной работы (часов)

Трудоёмкость

(в зачётных единиц.)

лекции

семинары

консультации

практические
занятия

лабораторные
работы

контрольные
работы

коллоквиумы

под руководством
преподавателя

в присутствии
преподавателя

без участия
преподавателя

Шестой семестр

1-й модуль: Архитектура памяти вычислительных систем

14




1



















4

2

1

10




10



















10

2-й модуль: Коммуникационные среды как элемент архитектуры параллельной системы

26




1



















8

4

2

10




10



















10

3-й модуль: Оборудование и структура параллельных систем

24




2



















7

4

1

10




10



















10

ИТОГО ЧАСОВ:

64




4



















19

10

4 з.е.



















Виды, формы и сроки текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации







Периоды обучения

Промежуточная аттестация

Текущий контроль

Сроки

Вид и количество аттестаций

Модули учебной

дисциплины

Формы текущего контроля

Сроки текущего контроля

по ООП 010503

С6

40-43 неделя

экзамен - 1


1-й модуль: Архитектура памяти вычислительных систем

Текущий контроль (по завершении каждой темы) - тест





2-й модуль: Коммуникационные среды как элемент архитектуры параллельной системы

Выполнение теста на понимание курса лекций.




3-й модуль: Оборудование и структура параллельных систем

Итоговый контроль (в конце семестра) - беседа на одну из пройденных тем.













1.8. Структура и содержание учебной дисциплины







Модуль 1 «Архитектура памяти вычислительных систем»

Введение. Программа ASCI и ее реализация.

Стандарты и их роль при создании вычислительных систем (ВС). Классы ВС.

I. Организация памяти вычислительных систем

(1) Об архитектуре ВС. Способы размещения данных и доступ к ним.

(2) Технология Memory Channel

(3) Внутрикристаллическая кэш-память.

(4) Организация когерентности при однопроцессорном подходе.

i. Многоуровенная память

ii. Локальность данных

iii. Кэш-память как ассоциативная память

iv. Типовая иерархия памяти в однопроцессорных ВС

v. Три типа кэш-памяти. Принципы работы с кэшем. Способы внесения изменений в кэш

vi. Контроллер кэша. "Попадание" и "промах" в кэш

(5) Многопроцессорный подход. Сосредоточенная память.

i. Алгоритм MESI. Управление режимом. Бит WT, сигнал INV

(6) Многопроцессорный подход. Распределенная память.

i. Прямой подход. Поддержка когерентности кэшей

ii. Алгоритм DASH. Три глобальных и три локальных состояния строки и работа с ними








Модуль 2 «Коммуникационные среды как элемент архитектуры параллельной системы»

II. Коммуникационная среда SCI

(1) Механизм работы SCI

(2) Структура коммуникационной среды на базе SCI

(3) Логическая структура SCI i. Транзакции SCI

(4) Архитектура SCI

(5) Форматы пакетов

(6) Когерентность кэшей в SCI

(7) Функциональна организация

(8) Прием пакетов

(9) Передача пакетов

(10) Управление потоком

(11) Реализация SCI фирмой Dolphin

(12) Реализация SCI фирмой Cray Research

III. Коммуникационная среда MYRINET

(1) Основные характеристики среды

(2) Адаптеры в MYRINET

(3) Коммутаторы в MYRINET

(4) Маршрутизация пакетов

(5) Логическая организация

(6) Приливно-отливной буфер

(7) Блокировки

(8) О физической реализации

IV. Коммуникационная среда Raceway

(1) Введение

(2) Адаптеры и коммутаторы среды

(3) Функциональные свойства

(4) Форматы данных и маршрутизация

V. О шине PCI фирмы INTEL

(1) Введение

(2) Основные черты шины PCI

(3) Особенности шины PCI

(4) Стандартная архитектура персонального компьютера с шиной PCI

(5) Типы сигналов на шине

(6) Адресация

(7) Конфигурирование

(8) Дополнение: о некоторых стандартах

VI. Коннектор шин PCI (SRC3266DE)

(1) Возможности коннектора

(2) Структура и работа

i. Интерфейсы транспортных колец

ii. Кэш незавершенных транзакций

iii. Счетчик числа повторений. Тайм-аут-сетчик. Регистр выбора линка

(3) Архитектура SRC VII.

VII. Коммуникационная среда Memory Channel фирмы DEC

(1) Архитектура Memory Channel.

(2) Постраничная организация памяти

(3) Управление страницами

(4) Дополнительные возможности

(5) Аппаратура Memory Channel.

(6) Протокол Memory Channel (MC2)

(7) Типы пакетов

VIII. Коммуникационные среды на транспьютероподобных микропроцессорах

(1) Введение

(2) Транспьютеры первого поколения

(3) Нормальный режим работы

(4) Инициализация после включения

(5) Управление режимами работы

(6) Программные ошибки

(7) Недостатки OS-линков

(8) Транспьютеры второго поколения

i. Механизм виртуальных линков

ii. Пакеты, сообщения

(9) DS-линк

i. Состав физического линка

ii. Сигнал и синхросигнал (на линии стробирования)

(10) Инициализация системы после включения питания

(11) Управление системой

(12) Достоинства и недостатки DS-линков

(13) Заключение

IX. Телекоммуникационные технологии

(1) Введение

(2) Технология 100VG-AnyLan

(3) Технология Asynchronus Transfer Mode

(4) Технология Fibre Channel

X. Обзор коммуникационных сред

(1) Реализация протоколов

(2) Пропускная способность

(3) Выбор коммуникационной среды








Модуль 3 «Оборудование и структура параллельных систем»

XI. Коммутаторы

(1) Основные тенденции развития и классификация

(2) Особенности простых коммутаторов с временным разделением

(3) Алгоритмы арбитража

(4) Статические приоритеты

(5) Фиксированные временные интервалы

(6) Динамические приоритеты

(7) Голосование, FIFO-алгоритм, независимые запросы

(8) Стандартизация шин

(9) Недостатки шин

(10) Простые коммутаторы с пространственным разделением

(11) Составные коммутаторы

(12) Коммутатор Клоза

(13) Распределенные составные коммутаторы

XII. О параллельной системе МВС-100/1000

(1) Цели создания; решаемый класс задач

(2) Модельная задача; приближенный метод ее решения

(3) Распараллеливание методов решения нестационарных задач; адаптивные методы

(4) Особенности архитектуры системы МВС-100/1000 (структурный модуль)

(5) Конструктивный элемент (базовый блок) системы МВС-100/1000

(6) Варианты соединения базовых блоков

XIII. О параллельном программировании

(1) Проблемы параллельного программирования

(2) Об организации параллельных вычислений

(3) Эффективность распараллеливания (закон Амдала)

XIV. Распараллеливание одной базовой вычислительной задачи (параллелизм при решении СЛАУ)

(1) Алгоритм решения (метод Гаусса)

(2) Распараллеливание прямого хода на решетке процессоров

(3) Распараллеливание обратного хода на решетке процессоров

(4) Распараллеливание прямого хода на линейке процессоров

(5) Распараллеливание обратного хода на линейке процессоров

XV. Параллельные и распределенные базы данных (БД)

(1) Актуальность использования параллельных систем при обработке БД

(2) Реляционные БД

(3) Операции над отношениями

(4) Виды параллельной обработки БД

(5) Параллельные и распределенные БД

(6) Виды блокирования в БД

(7) Два типа действий в БД: uniscan, multiscan

(8) Реализация multiscan-операций (трансляционная передача)

(9) Алгоритм соединения при блочной передаче

(10) Сравнение видов реализации соединения

XVI. Надежность и производительность параллельных систем

(1) Основные понятия в области отказоустойчивости

(2) Обнаружение сбоев и отказов

XVII. Нейросетевые вычислительные системы (НВС)

(1) Проблемная специализация НВС

(2) Основные понятия теории НВС

(3) О формировании нейронных сетей

(4) Аппаратные средства НВС

(5) Нейрочипы








  1   2   3

Похожие:

Математико-механический факультет iconМатематико-механический факультет

Математико-механический факультет iconМатематико-механический факультет

Математико-механический факультет iconМатематико-механический факультет

Математико-механический факультет iconМатематико-механический факультет

Математико-механический факультет iconНаш курс санкт-петербургский государственный университет математико механический факультет 1947-1952
Перед вами коллективный портрет одного выпуска математико-механического факультета Санкт-Петербургского (Ленинградского) государственного...
Математико-механический факультет icon2011/2012 учебного года Математико-механический факультет

Математико-механический факультет iconМатематико-механический факультет
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Математико-механический факультет icon2011/2012 учебного года Математико-механический факультет
Специальность 010503 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем»
Математико-механический факультет iconРасписание зимней промежуточной аттестации 2012/2013 учебного года Математико-механический факультет Направление 010400 «Прикладная математика и информатика»

Математико-механический факультет iconПетербургский Государственный Университет Математико-Механический Факультет Кафедра Системного Программирования
Сравнение различных методов хранения xml в реляционных базах данных и в разных системах
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница