
- •Цель работы.
- •Цель работы.
- •Задание для домашней подготовки.
- •Задание на лабораторную работу. Сортировка.
- •Умножение матриц.
- •Работа с графами.
- •Содержание отчета.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
- •Введение.
- •2. Общая характеристика системы
- •3. Формирование модели вычислительной системы
- •3.1. Выбор топологии сети
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •3.2. Задание количества процессоров
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •3.3. Задание характеристик сети
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •4. Постановка вычислительной задачи и выбор параллельного метода решения
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •Сортировка данных
- •4.1.1. Пузырьковая сортировка
- •4.1.2. СортировкаШелла
- •4.1.3. Быстрая сортировка
- •4.2. Умножение матрицы на вектор
- •Умножение матрицы на вектор при разделении данных по строкам
- •4.2.2. Умножение матрицы на вектор при разделении данных по столбцам
- •4.2.3. Умножение матрицы на вектор при блочном разделении данных
- •4.3. Матричное умножение
- •4.3.1. Ленточный алгоритм
- •4.3.2. Блочные алгоритмы Фокса и Кэннона
- •4.4. Решение систем линейных уравнений
- •4.Алгоритм Гаусса
- •4.5. Обработка графов
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •4.5.1. Алгоритм Прима поиска минимального охватывающего дерева
- •4.5.2. Алгоритм Дейкстры поиска кратчайших путей
- •5. Определение графических форм наблюдения за процессом параллельных вычислений
- •Область "Выполнение эксперимента"
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •Область "Текущее состояние массива"
- •5.3. Область "Результат умножения матрицы на вектор"
- •5.4. Область "Результат умножения матриц"
- •5.5. Область "Результат решения системы уравнений"
- •5.6. Область "Результат обработки графа"
- •5.7. Выбор процессора
- •Накопление и анализ результатов экспериментов
- •6.1. Просмотр результатов
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •7. Выполнение вычислительных экспериментов
- •7.1. Последовательное выполнение экспериментов
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •7.2. Выполнение экспериментов по шагам
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •7.3. Выполнение нескольких экспериментов
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •7.4. Выполнение серии экспериментов
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •7.5. Выполнение реальных вычислительных экспериментов
- •Правила использования системы ПараЛаб
- •8. Использование результатов экспериментов
- •8.1. Запоминание результатов
- •Правила использования системы ПараЛаб
Содержание отчета.
Ответы на контрольные вопросы.
Результаты выполнения задания.
Выводы.
Контрольные вопросы.
Описание алгоритма сортировки, в соответствии с вариантом использованным в работе.
В чем состоит основное различие сортировки Шелла от пузырьковой сортировки?
Описание метода умножения матрицы, в соответствии с вариантом использованным в работе.
В чем состоит отличие алгоритма Дейкстры от алгоритма Прима для поиска кратчайших путей?
Какие варианты топологии сети возможно использовать для пузырьковой сортировки массива?
Перечислите топологии сети, их особенности. Какая сеть обладает наибольшей связанностью рабочих станций при одном и том же количестве станций?
Что такое 1 гигафлопс? Чему равна производительность вашего компьютера в гигафлопсах?
Литература.
Богачев К.Ю Основы параллельного программирования М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003
Воеводин В.В., Воеводин Вл.В Параллельные вычисления СПб.: БХВ-Петербург, 2002
Гергель В.П., Стронгин Р.Г Основы параллельных вычислений для многопроцессорных вычислительных систем Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2001
Немнюгин С., Стесик О Параллельное программирование для многопроцессорных вычислительных систем СПб.: БХВ-Петербург, 2002
Andrews G.R Foundations of Multithreading, Parallel and Distributed Programming
Addison-Wesley, 2000
Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М Численные методы М.: Наука, 1987
Воеводин В.В Модели и методы в параллельных процессах М.: Наука, 1986
Воеводин В.В Математические основы параллельных вычислений М.: МГУ, 1991
Приложение.
Введение.
Программная система Параллельная Лаборатория (сокращенное наименование – ПараЛаб http://www.software.unn.ac.ru/ccam/GCC_Kozinov/Applet1.html ) обеспечивает возможность проведения вычислительных экспериментов с целью изучения и исследования параллельных алгоритмов решения сложных вычислительных задач. Система может быть использована для организации лабораторного практикума по различным учебным курсам в области параллельного программирования, в рамках которого обеспечивается возможность:
моделирования многопроцессорных вычислительных систем с различной топологией сети передачи данных;
получения визуального представления о вычислительных процессах и операциях передачи данных, происходящих при параллельном решении разных вычислительных задач;
построения оценок эффективности изучаемых методов параллельных вычислений.
Проведение такого практикума может быть организовано на "обычных" однопроцессорных компьютерах, работающих под управлением операционных систем MS Windows 2000 или MS Windows XP (режим многозадачной имитации параллельных вычислений). Кроме режима имитации, в системе ПараЛаб может быть обеспечен удаленный доступ к многопроцессорной вычислительной системе для выполнения экспериментов в режиме "настоящих" параллельных вычислений для сопоставления результатов имитации и реальных расчетов.
В целом система ПараЛаб представляет собой интегрированную среду для изучения и исследования параллельных алгоритмов решения сложных вычислительных задач. Широкий набор имеющихся средств визуализации процесса выполнения эксперимента и анализа полученных результатов позволяет изучить эффективность использования тех или иных алгоритмов на разных вычислительных системах, сделать выводы о масштабируемости алгоритмов и определить возможное ускорение процесса параллельных вычислений.
Реализуемые системой ПараЛаб процессы изучения и исследований ориентированы на активное усвоение основных теоретических положений и способствуют формированию у обучаемых собственных представлений о моделях и методах параллельных вычислений путем наблюдения, сравнения и сопоставления широкого набора различных визуальных графических форм, демонстрируемых в ходе выполнения вычислительного эксперимента.
Основной сферой использования системы ПараЛаб является учебное применение студентами и преподавателями вузов для исследования и изучения параллельных алгоритмов решения сложных вычислительных задач в рамках лабораторного практикума по различным учебным курсам в области параллельного программирования. Система ПараЛаб может применяться также и при проведении научных исследований для оценки эффективности параллельных вычислений.
Пользователи, начинающие знакомиться с проблематикой параллельных вычислений, найдут систему ПараЛаб полезной для освоения методов параллельного программирования, опытные вычислители могут использовать систему для оценки эффективности новых разрабатываемых параллельных алгоритмов.