Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Чернігівський державний технологічний університет
Кафедра інформаційних та комп’ютерних систем
ЗАТВЕРДЖУЮ
Проректор з науково-
педагогічної роботи
....................В.В. Кальченко
" … " …………….20 . . . р.
Робоча навчальна програма
з нормативної дисципліни
«Паралельні і розподілені обчислення»
підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "« бакалавр»
за напрямом 6.050102 «Комп’ютерна інженерія»
Форма навчання |
Рік навч. |
Семестр |
Розподіл годин |
Контроль |
|||||
Всього |
Лекції |
Практичні (семінарські) |
Лабораторні |
Самостійна робота студента |
Поточний |
Підсумковий |
|||
Денна |
4 |
2 |
126 |
48 |
|
16 |
62 |
ПК,К |
Е |
Разом |
126 |
48 |
|
16 |
62 |
|
|
||
Робочу програму складено на основі плану спеціальностей 7.091501 (8.091501) «Комп’ютерні системи та мережі», 7.091501 (8.091502) «Системне програмування», 7.091501 (8.091503) «Спеціалізовані комп’ютерні системи» та навчальної програми нормативної дисципліни «Паралельні і розподілені обчислення», затв. 14.05.2011 проректором з НПР
Індекс ...........................................
Програму склав доцент О.В. Мороз
Робочу програму обговорено та рекомендовано на засіданні кафедри
інформаційних та комп’ютерних систем
«…» ……………… 2011 p. Протокол № …..
Зав. кафедри ..................... В.В.Казимир
ПОГОДЖЕНО:
Декани факультетів: |
|
Зав. випускаючими кафедрами: |
Декан факультету електронних та інформаційних технологій .............................. С.А. Іванець
|
|
|
Начальник відділу методичної роботи, акредитації та ліцензування ........................................ В.П. Войтенко
1Тематичний план
Таблиця 1.1 – Розподіл навчального часу за темами та формами контролю
Тема за навчальною програмою дисципліни |
Кількість годин |
Форми контролю |
||||
У тому числі |
||||||
Лекції |
Практичні (семінарські) |
Лабораторні |
Самостійна робота |
Всього |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Змістовий модуль 1. Архітектура паралельних обчислювальних систем |
16 |
|
4 |
14 |
34 |
МК |
|
4 |
|
|
2 |
6 |
|
|
6 |
|
|
2 |
8 |
К |
|
6 |
|
4 |
10 |
20 |
ПК |
Змістовий модуль 2. Технології розробки паралельних програм |
16 |
|
8 |
28 |
52 |
МК |
|
8 |
|
4 |
14 |
26 |
ПК |
|
8 |
|
4 |
14 |
26 |
ПК |
Змістовий модуль 3. Моделювання та аналіз паралельних обчислень |
16 |
|
4 |
20 |
40 |
МК |
|
10 |
|
4 |
10 |
24 |
ПК |
|
6 |
|
|
10 |
16 |
РГР |
Всього за дисципліну |
48 |
|
16 |
62 |
126 |
|
*Якщо тривалість дисципліни не перевищує одного семестру, рядок із підзаголовком «Семестр…» видаляють.
** Уніфіковані умовні скорочення:
-
КП
–
курсовий проект;
КР
–
курсова робота;
РГР
–
розрахунково-графічна робота;
РР
розрахункова робота;
РЕФ
–
реферат;
К
–
контрольна робота;
ПК
–
поточний контроль;
МК
–
модульний контроль;
З
–
залік;
Е
–
екзамен.
Таблиця 1.2 – Зміст лекцій, практичних та лабораторних занять
Тема за навчальною програмою дисципліни |
План лекції |
Кількісь годин |
Теми практичних (семінарських) занять |
Кількісь годин |
Теми лабораторних занять |
Кількісь годин |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Змістовий модуль 1. Архітектура паралельних обчислювальних систем |
16 |
|
|
|
4 |
|
1. Уведення в паралельні обчислення |
Лекція 1 Основні поняття й визначення Поняття паралельних і розподілених обчислень. Застосування паралельних обчислень. Паралельна і конвеєрна обробка. Лекція 2 «Вузькі місця» паралельних обчислювальних систем Проблема продуктивності паралельних обчислювальних систем. Проблема розробки ефективного паралельного програмного забезпечення. |
2
2
|
|
|
|
|
2. Класифікація паралельних комп'ютерів і систем |
Лекція 1 Системи класифікації Класифікації Флінна, Хокні, Шнайдера. Мультіпроцесори і мультікомп’ютери. Концепція GRID і метакомпьютінг. Лекція 3 Машини баз даних Моделі машин баз даних. Реалізація реляційних баз даних на паралельних системах з розподіленою і загальною пам’яттю. |
4
4
|
|
|
|
|
3. Принципи розробки паралельних алгоритмів
|
Лекція 1 Моделі паралельних обчислень Графові моделі паралельних алгоритмів. Методика розробки паралельного алгоритму: розмежування обчислень, виділення інформаційних залежностей, масштабування і розподіл обчислень між процесорами.
|
4 |
|
|
Лабораторна робота 1. Система паралельного програмування MPI. Інтерфейс для послідовних мов С/С++. |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Змістовий модуль 2. Технології розробки паралельних програм |
16 |
|
… |
|
8 |
|
1. Технологія розробки паралельних програм для багатопроцесорних систем з розподіленою пам'яттю (стандарт MPI) |
Лекція 1 Стандарт MPI Загальна характеристика стандарту MPI. Режими передачі даних. Колективні операції. Конструювання похідних типів даних. Лекція 3 Управління процесами Управління процесами. Створення логічних топологій. Лекція 4 Приклад Приклад розв’язування простої обчислювальної задачі (числове інтегрування). |
4
2
2
|
|
|
Лабораторна робота 2. Розробка алгоритмів і програм паралельного сортування. |
4 |
2. Технологія розробки паралельних програм для багатопроцесорних систем із загальною пам'яттю (стандарт OpenMP) |
Лекція 1 Стандарт OpenMP Загальна характеристика стандарту OpenMP. Створення паралельних областей. Поділ обчислювального навантаження між потоками. Лекція 2 Робота з даними Робота з даними. Синхронізація. Функції і змінні оточення. Лекція 3 Приклад Приклад розв’язування простої обчислювальної задачі (матричні операції). Лекція 4 Порівняння підходів Порівняльна характеристика підходів паралельного програмування для систем з розподіленою та спільною пам'яттю. |
2
2
2
2
|
|
|
Лабораторна робота 3. Розробка алгоритмів і програм паралельного розв’язування систем лінійних рівнянь. |
4 |
Змістовий модуль 3. Моделювання та аналіз паралельних обчислень |
16 |
|
… |
|
4 |
|
1. Моделі паралельних обчислень і методи аналізу ефективності |
Лекція 1 Показники ефективності паралельних обчислень Показники ефективності паралельних обчислень: прискорення, ефективність, масштабованість. Лекція 2 Аналіз моделі обчислень Аналіз моделі обчислень: визначення часу виконання паралельного методу, оцінка максимально досяжного розпаралелювання, вибір варіантів розподілу обчислювального навантаження. Закони Амдала і Густавсона-Барсіса. |
4
6
|
|
|
Лабораторна робота 4. Розробка алгоритмів і програм паралельної обробки графів. |
4 |
2. Аналіз комунікаційної трудомісткості паралельних алгоритмів |
Лекція 1 Комунікаційна мережа Типові топології мережі передачі даних. Критерії оцінки топології комунікаційної мережі. Алгоритми маршрутизації та методи передачі даних. Типові операції взаємодії. Лекція 2 Логічне представлення топології комунікаційної мережі Методи логічного представлення топології комунікаційної мережі. Оцінка часу передачі даних для кластерних систем. |
4
2 |
|
|
|
|
Разом |
48 |
|
|
|
16 |
|
*Якщо тривалість дисципліни не перевищує одного семестру, рядок із підзаголовком Семестр видаляють.
Таблиця 1.3 – Розподіл обсягу самостійної роботи за видами робіт
-
Вид роботи
Обсяг, год.
1. Засвоєння лекційного матеріалу
36
2. Підготовка до практичних занять
-
3. Підготовка до лабораторних робіт
16
4. Підготовка до контрольних робіт
-
5. Виконання курсового проекту
-
Самостійне вивчення на основі навчальної літератури таких тем (питань)*:
1. Налаштування OpenMP–застосувань: пошук помилок, оптимізація.
2. Створення багатопотокових застосувань із синхронізацією потоків із допомогою бібліотеки Pthread (стандарт POSIX).
10
Усього за дисципліну
62
* опціонально
2
11 |
11 |