Математико-механический факультет




Скачать 285.9 Kb.
НазваниеМатематико-механический факультет
страница1/3
Дата21.01.2013
Размер285.9 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




«Теория распараллеливания над общей памятью»














































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

 3

зачётных единиц



























































































Санкт-Петербург




2009







Раздел 1. Характеристики, структура и содержание учебной дисциплины
















1.1. Цели и результаты изучения дисциплины







Дисциплина «Теория распараллеливания над общей памятью» 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 структуры алгоритма 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 с общей памятью, 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 с общей памятью, 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 курса 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 курса является овладение студентами теоретических основ техники распараллеливания вычислений и применение полученных знаний, а именно:

  • знание содержания дисциплины "Теория распараллеливания над общей памятью" 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 2 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

Пятый семестр

1-й модуль: Концепции распараллеливания

10




1



















5

3


1

10




10



















10

2-й модуль: Алгоритмы и вычислительные системы

10




1



















5

3

1

10




10



















10

3-й модуль: Реализация вычислений

14




1



















9

4

1

10




10



















10

ИТОГО ЧАСОВ:

34




3



















19

10

3 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

С5

18-21 неделя

экзамен - 1


1-й модуль: Концепции распараллеливания

Текущий контроль (по завершении каждой темы) - тест




2-й модуль: Алгоритмы и вычислительные системы

Выполнение теста на понимание курса лекций




3-й модуль: Реализация вычислений

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













1.8. Структура и содержание учебной дисциплины







Модуль 1 «Концепции распараллеливания»

1. О постановке задачи распараллеливания

1. Введение. О некоторых вычислительных задачах.

2. Численный эксперимент и его целесообразность.

3. О параллельных вычислительных системах (ВС).

4. Однопроцессорные, многопроцессорные ВС и трудности их использования. Идея конвейерных
вычислений.

5. О классификации многопроцесорных ВС. Параллельная форма алгоритма.

6. Примеры распараллеливания. Понятие о концепции неограниченного параллелизма.

7. О схеме сдваивания. О вычислении степени на параллельной системе.

2. О некоторых методах линейной алгебры в концепции неограниченного параллелизма

1. Распараллеливание умножения матрицы на вектор. О распараллеливании перемножения матриц.

2. Распараллеливание одного рекуррентного процесса.

3. Об LU-разложении. Распараллеливание LU-разложения трехдиагональной матрицы.

4. О распараллеливании процесса отыскания обратной матрицы.








Модуль 2 «Программные средства»

3. Некоторые сведения о графах в связи с распараллеливанием

1. О понятии графа. Ориентированный граф.

2. Топологическая сортировка. Примеры графов параллельных форм.

3. Изоморфизм графов. Операции гомоморфизма.

4. Построение параллельных форм. Направленный граф.

4. Функциональные устройства (ФУ)

1. Определения: простое ФУ, ковейерное ФУ, длина конвейера, стоимость операции, стоимость
работы.

2. Загруженность, асимптотическая загруженность.

3. Свойства простых и конвейерных ФУ. Номинальная (пиковая) производительность, реальная
производительность.

4. О времени реализации алгоритма. Об ускорении при распараллеливании. Максимально
возможное ускорение, вычислительный алгоритм.

5. Алгоритмы и вычислительные системы

1. О соотношении графов алгоритма и вычислительной системы. О двух задачах реализации
алгоритма.

2. Базовая вычислительная система. Понятие о временной развертке.

3. Достоинства и недостатки базовой вычислительной системы.

4. О построении графа вычислительной системы.








Модуль 3 «Передача сообщений. Анализ эффективности»

6. О технологии программирования Open MP

1. Трудности перехода от последовательных программ к параллельным.

2. Последовательные и параллельные области (секции). Основная нить (нить-мастер). Схема
FORK/JOIN.

3. Общие и локальные переменные.

4. Общая идея Open MP. Директивы Open MP.

5. Описание параллельных областей.

Параллельные секции и их вложенность.

6. Распределение работы. Програмирование на низком уровне.

7. Выполнение операторов цикла.

Параллелизм независимых фрагментов.

8. Классы переменных. Критическая секция.

9. Другие возможности Open MP.

10.Привлекательные черты технологии Open MP.

7. Технология программирования DVM

1. Основные принципы. Распределение массивов.

2. Выравнивание массивов. Параллельное выполнение циклов

3. Отображение задач на вычислительную систему

4. Удаленные данные. Редукционные данные.

5. Пересеченные (across) данные

6. Пример программы. Отладка программы.

7. Заключительные замечания.








  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