4469

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Д. И. Кислицын

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ СИСТЕМ С РАСПРЕДЕЛЁННОЙ ПАМЯТЬЮ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью»

по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Технология разработки информационных систем

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

1

УДК 681.3 (075)

Кислицын Д. И./ Параллельное программирование для систем с распределённой памятью : учебно-методическое пособие / Д. И. Кислицын; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. - 8 с. - Текст : электронный.

Даются тематика лекций, их краткое содержание, а также методические рекомендации по самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью» по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Технология разработки информационных систем.

Д. И. Кислицын, 2022ННГАСУ, 2022.

2

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью» предназначены для студентов первого курса, обучающихся по направлению 09.04.02 Информационные системы и технологии, и содержат программу для проведения лекционных занятий, а также методические рекомендации по самостоятельной работе, в т.ч. по выполнению расчётной работы.

Цель учебно-методического пособия: помочь студентам при изучении учебной программы с использованием лекционных материалов и рекомендуемой учебно-методической литературы при формировании необходимых компетенций дисциплины «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью».

Целями освоения дисциплины «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью» являются получение знаний и навыков по разработке параллельных программ для систем с распределённой памятью.

В лекциях излагается общая характеристика вопросов тем, даются практические примеры применения стандартов. Главной целью лекции является привитие студентам интереса к изучаемому материалу, формирование мотивации к последующему самостоятельному анализу рассматриваемой проблематики. На лекциях студентам раскрываются наиболее сложные вопросы и теоретические положения, показывается их практическая значимость, даются рекомендации по углубленному самостоятельному изучению теории и практики.

На лекциях по дисциплине «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью» широко используются активные формы проведения занятий. Такие формы организации образовательного процесса, способствуют разнообразному (индивидуальному, групповому, коллективному) изучению учебных вопросов (проблем), активному взаимодействию студентов и преподавателя, живому обмену мнениями между ними, нацеленному на выработку правильного понимания содержания изучаемой темы и способов ее практического использования.

Материал пропущенных лекций студент восстанавливает самостоятельно и по всем непонятным положениям и вопросам обращается за разъяснением к преподавателю.

Самостоятельная работа направлена на развитие компетенций дисциплины: ПК-1. Способен распределять задания по выполнению разработки программного обеспечения, осуществлять общее руководство и контроль

выполнения заданий.

Виды и формы самостоятельной работы студентов по дисциплине:

-систематическая проработка лекций, основной и дополнительной литературы;

-подготовка к лабораторным работам;

-выполнение расчётной работы;

-подготовка к зачёту.

3

Содержание разделов дисциплины «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью» представлено в таблице 1.

Таблица 1 Содержание разделов дисциплины

На консультациях в течение семестра студенты могут обсуждать с преподавателем различные вопросы по лекционному материалу и выполнению расчётной работы (РГР).

Рекомендуется проработать конспект лекций, затем повторить теоретический материал, пользуясь рекомендованной основной и дополнительной литературой. Если после этого остаются вопросы, рекомендуется выписать их и обратиться к преподавателю на консультациях.

Целями выполнения РГР при изучении дисциплины «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью» являются:

- самостоятельное углублённое изучение отдельных разделов курса;

4

-закрепление навыков по разработке параллельных алгоритмов для систем

сраспределённой памятью, полученных в течение всего срока обучения.

Общее задание на РГР: разработать и отладить параллельный алгоритм для систем с распределённой памятью по теме РГР, а также проанализировать и обосновать его эффективность.

В течение курса со студентами проводятся индивидуальные и групповые консультации по вопросам выполнения РГР, а также по общетеоретическим вопросам, возникающим при самостоятельной работе студентов при подготовке к занятиям и выполнении РГР. Результатом выполнения расчётной работы является документ (пояснительная записка), содержащий задание на расчётную работу, описание разработки последовательного и параллельного алгоритмов, анализ показателей эффективности.

При выставлении оценки (от 2,0 до 5,0 баллов) за расчётную работу оценивается способность студента разрабатывать эффективные параллельный алгоритм для систем с распределённой памятью. Перед зачётом студентам выдается список примерных вопросов, по которым можно понять, на что нужно сделать упор при подготовке к зачёту. После получения перечня вопросов рекомендуется:

1)внимательно прочитать материал лекций;

2)постараться разобраться с непонятными, в частности, новыми терминами, используя рекомендованную литературу;

3)выписать вопросы для подробного обсуждения с преподавателем на консультации.

Перечень примерных вопросов, выносимых на экзамен:

1.Схемы многопроцессорных систем с однородным и неоднородным доступом.

2.Основные виды топологии сети.

3.Что понимается под параллельными вычислениями?

4.Что понимается под суперкомпьютером?

5.Типы систем по классификации Флинна.

6.Что такое паракомпьютер?

7.Что такое ускорение параллельного алгоритма?

8.Что такое эффективность параллельного алгоритма?

9.Что такое стоимость параллельного алгоритма?

10.Чему равняется идеальная эффективность Ep (в предельном случае)?

11.Чем характеризуются адаптивные методы выбора маршрута?

12.Реализация какого метода передачи данных требует разработки более сложного аппаратного и программного обеспечения сети?

13.Перечислите этапы при разработке параллельных алгоритмов.

14.В каком случае применяется агрегация подзадач на этапе масштабирования?

15.В чём отличие функционального параллелизма от параллелизма по

данным.

5

16.Что необходимо выполнить при недостаточном количестве подзадач для загрузки всех доступных к использованию процессоров?

17.Какие основные требования должны быть обеспечены при разработке параллельных алгоритмов?

18.Что такое MPI?

19.Какая модель параллельных вычислений принята в MPI?

20.Что понимается под параллельной программой в рамках MPI?

21.Что такое коммуникатор в MPI?

22.Назначение функции MPI_Send().

23.Назначение функции MPI_Bcast().

24.Назначение функции MPI_Recv().

25.Назначение функции MPI_Reduce().

26.Назначение функции MPI_Init().

27.Назначение функции MPI_Barrier().

28.Назначение функции MPI_Sendrecv().

29.Назначение функции MPI_Scatter().

30.Назначение функции MPI_Gather().

31.Опишите назначение функции и синтаксис MPI_Comm_size(). 32.Опишите назначение функции и синтаксис MPI_Comm_rank(). 33.Опишите назначения параметров MPI_ANY_SOURCE и

MPI_COMM_WORLD.

34.Парные и коллективные операции в рамках MPI.

Показатели оценки по экзамену представлены в таблице 2.

Таблица 2 Описание шкал оценивания

Перечень учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины:

1.Антонов, А. С.. Параллельное программирование с использованием технологии MPI : учебное пособие. / Антонов, А. С. ; А. С. Антонов. – Москва : Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), Ай Пи Ар Медиа, 2021. – 83 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/102043.html. – ISBN ISBN 978-5-4497-0934-9.

2.Липпман С.. Язык программирования С++. Полное руководство / Липпман С., Лажойе Ж., Слинкин А. ; С. Липпман, Ж. Лажойе; пер. А. Слинкин. – Саратов : Профобразование, 2019. – 1104 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/89862.html. – ISBN ISBN 978-5-4488-0136-5.

7

Кислицын Дмитрий Игоревич

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ ДЛЯ СИСТЕМ С РАСПРЕДЕЛЁННОЙ ПАМЯТЬЮ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Параллельное программирование для систем с распределённой памятью»

по направлению подготовки 09.04.02 Информационные системы и технологии, направленность (профиль) Технология разработки информационных систем

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www.nngasu.ru, srec@nngasu.ru

8