Распределенные вычисления

2022/2023

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

5

Кредиты

Кто читает:

Кафедра прикладной математики и информатики (Нижний Новгород) (Факультет информатики, математики и компьютерных наук (Нижний Новгород))

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

4-й курс, 2 модуль

Преподаватель

Пеплин Федор Сергеевич

Программа дисциплины

Аннотация

Целью освоения дисциплины «Распределённые вычисления» является знакомство с параллельными и распределенными вычислениями, различными классами высокопроизводительных систем, принципами реализации параллельных алгоритмов и используемыми моделями программирования, а также получение навыков практического использования соответствующих технологий и систем при решении прикладных задач.

Цель освоения дисциплины

• Формирование представлений об основных понятиях в области высокопроизводительных вычислений и выработка навыков создания программ для систем с распределенной и общей памятью

Планируемые результаты обучения

• Давать характеристику основным типам параллельных систем
• Различать понятия параллельных, распределенных и одновременных вычислений.
• Оценивать эффективность и ускорение параллельных программ
• Формулировать основные принципы архитектуры систем с общей и распределенной паиятью
• Находить ширину бисекции основных типов интерконнектов
• Разрабатывать программы для систем с общей памятью с использованием библиотек pthreads и OpenMP.
• Применять мьютексы и семафоры для предотвращения состояния гонки вследствие использования общих ресурсов, выявлять ошибки в коде вследствие использования потоконебезопасных функций
• Оценивать влияние кэш-эффектов на производительность параллельных программ
• Разрабатывать программы для MIMD систем с распределенной памятью с использованием библиотеки MPI.
• Обеспечивать барьерную синхронизацию потоков с использованием мьютексов, холостых циклов и семафоров
• Использовать команды для point-to-point и коллективной коммуникации между процессами, а также команды распределения данных (scatter, gather)
• Уменьшать количество отправляемых сообщений с помощью производных типов данных
• Описывать архитектуру и формулировать основные принципы работы GP GPU NVIDIA
• Создавать программы для гетерогенных систем с использованием CUDA и DPC++.

Содержание учебной дисциплины

• Общие сведения о параллельных и распределенных вычислительных системах
• Средства разработки параллельных программ для систем с общей памятью
• Средства разработки программ для систем с распределенной памятью на примере MPI
• Средства разработки гетерогенных систем

Элементы контроля

• Выполнение операций над матрицами
• Прямые и итерационные методы решения СЛАУ
• Решение систем обыкновенных дифференциальных уравнений
• Итоговый тест
• Тест по теме "Общие сведения о параллельных и распределенных вычислительных системах"
• Тест по теме "Программирование систем с общей памятью"
• Тест по теме "Создание программ с распределенной памятью средствами MPI"
• Тест по теме "Программирование гетерогенных систем"

Промежуточная аттестация

• 2022/2023 учебный год 2 модуль
  0.05 * Тест по теме "Программирование гетерогенных систем" + 0.165 * Решение систем обыкновенных дифференциальных уравнений + 0.05 * Тест по теме "Создание программ с распределенной памятью средствами MPI" + 0.17 * Выполнение операций над матрицами + 0.05 * Тест по теме "Программирование систем с общей памятью" + 0.05 * Тест по теме "Общие сведения о параллельных и распределенных вычислительных системах" + 0.3 * Итоговый тест + 0.165 * Прямые и итерационные методы решения СЛАУ

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Cloud computing, Ruparelia, N. B., 2016
• Распределенные алгоритмы : интуитивный подход, Фоккинк, У., 2017
• Распределенные системы : принципы и парадигмы, 877 с., Таненбаум, Э., Стеен, М., 2003
• Теория и практика параллельных вычислений : учебное пособие, Гергель, В. П., 2007

Рекомендуемая дополнительная литература

• Data analysis in the cloud : models, techniques and applications, Talia, D., 2016
• Операционные системы. Т.2: Распределенные системы, сети, безопасность, Дейтел, Х. М., 2007
• Распределенные данные : алгоритмы работы современных систем хранения информации, Петров, А., 2022