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 - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
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).