Паралельні обчислення та засоби їх реалізації
Спеціальність: Інформаційно-комунікаційні технології
Код дисципліни: 7.122.06.E.013
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Прикладна математика
Лектор: доктор фіз.-мат. наук, старший наук. співробітник Яджак Михайло Степанович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
ЗК2, ЗК3, ЗК4, ЗК5, ЗК8, ЗК9, ЗК12, ЗК13;
фахові компетентності:
ФК1, ФК2, ФК3, ФК4, ФК6, ФК7, ФК10.
Результати навчання: - знати основні методи організації паралельних обчислень, основні типи сучасних та перспективних паралельних обчислювальних систем, програмні засоби реалізації паралельних обчислень, паралельні алгоритми розв’язання деяких задач;
- вміти досліджувати складність та прискорення паралельних алгоритмів
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: - алгебра і геометрія;
- дискретна математика;
- об’єктно-орієнтоване програмування;
- квантові комп’ютери;
- мережеве програмне забезпечення;
- теорія масового обслуговування
Короткий зміст навчальної програми: Паралельні обчислювальні системи, їх класифікації. Продуктивність паралельних систем. Оцінка ефективності паралельних алгоритмів. Методи статичного розпаралелювання послідовних алгоритмів. Методи синтезу паралельних алгоритмів.
Опис: Назви тем лекційних занять.
1. Вступ до паралельних обчислень.
2. Паралельні обчислювальні системи та їх класифікація.
3. Продуктивність паралельних обчислювальних систем та оцінювання паралельних алгоритмів.
4. Компоненти комунікаційного середовища паралельних обчислювальних систем.
5. Статичне та динамічне розпаралелювання послідовних програм та алгоритмів.
6. Методи синтезу паралельних алгоритмів. Паралельні алгоритми обчислення рекурсій.
7. Деякі базові паралельні алгоритми обчислень (для деяких задач лінійної алгебри, задачі Коші для систем звичайних диференціальних рівнянь, задач цифрової фільтрації).
8. Паралельні обчислювальні системи нетрадиційної архітектури.
Назви тем практичних занять.
1. Розпаралелювання ациклічних ділянок програми або алгоритму.
2. Конвеєризація та векторизація обчислень.
3. Розпаралелювання циклічних ділянок алгоритмів або програм (методи паралелепіпедів, гіперплощин, пірамід та модифікація).
4. Одновимірна задача цифрової фільтрації та паралельні алгоритми її розв’язання .
Теми для самостійної роботи.
1. Методи виявлення паралелізму, оцінка паралелізму, традиційні та нетрадиційні програмні засоби реалізації паралелізму.
2. Нейромережеві структури.
3. VLIW- системи.
4. Обчислювальні системи на базі однорідних обчислювальних середовищ.
5. Засоби задання паралелізму в мовах програмування високого рівня (Fortran, C, C++, C#, Java, Python, Go).
Методи та критерії оцінювання: - поточний контроль: практичні заняття (25%), індивідуальні науково-дослідні завдання (15%), написання контрольної роботи (30%), усне опитування (30%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Унаслідок виконання практичного завдання студент отримує максимальний бал у випадку, коли завдання виконане правильно і надані пояснення ходу його виконання; унаслідок усного опитування студент отримує максимальний бал у випадку, коли дає правильну та повну відповідь на поставлене запитання (у разі потреби для виявлення рівня знань студентів можливі уточнюючі запитання).
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Вальковский В.А. Распараллеливание алгоритмов и программ. Структурный подход. – М.: Радио и связь, 1989. – 176 с.
2. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. – СПб: БХВ-Петербург, 2002. – 608 с.
3. Каляев И.А., Левин И.И., Семерников Е.А., Шмойлов В.И. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры. – Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2008. – 320 с.
4. Ортега Дж. Введение в параллельные и векторные методы решения линейных систем. – М.: Мир, 1991. – 367 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).