Разработка параллельных программ для вычислительных систем с распределенной памятью с использованием интерфейса
передачи сообщений MPI(4 часа)
Разработка параллельных программ начального уровня. Передача сообщений,
синхронизация, коллективные операции. Локальный и распределенный запуск
программ. Оценка времени выполнения программы.
Решение простых вычислительных задач - скалярное произведение векторов,
численное интегрирование.
Разработка параллельных программ для
вычислительных систем с общей памятью с использованием технологии ОреnМР (4 часа)
Общая характеристика технологии ОреnМР: потоки, параллельные
области, распределение вычислений между потоками. Глобальные и локальные данные
потоков.
Критические секции доступа к разделяемым данным. Синхронизация.
Решение простых вычислительных задач - скалярное произведение векторов,
матричные вычисления.
Практикум по оценке эффективности параллельных методов с
использованием системы ПараЛаб (2 часа)
Характеристика программной лаборатории ПараЛаб как интегрированной системы
для проведения вычислительных экспериментов с параллельными методами для оценки
их эффективности.
Моделирование многопроцессорных вычислительных систем. Определение класса
решаемых задач и выбор параллельного метода решения задачи. Проведение
экспериментов в режиме имитации вычислений. Анализ результатов экспериментов и
оценка эффективности параллельных методов. Проведение экспериментов в режиме
реальных параллельных вычислений.
Практикум по разработке параллельных
алгоритмов и программ для решения задач вычислительной математики (14 часов)
Матричные вычисления (матрично-векторное умножение doc ppt, умножение
матриц doc
ppt,
решение систем линейных уравнений doc ppt).
Параллельная сортировка: алгоритмы пузырьковой сортировки, сортировки Шелла и
быстрой сортировки (выполнение задания под руководством преподавателя) doc ppt.
Задачи обработки графов: построение минимального охватывающего дерева, поиск
кратчайших путей doc ppt
Практикум по методам параллельных
вычислений для решения дифференциальных уравнений в частных производных (4 часа)
Общая характеристика методом конечных разностей (метод сеток) для численного
решения дифференциальных уравнений.
Методы распараллеливания метода конечных разностей для вычислительных систем
с общей памятью (организация взаимоисключения для оценки погрешности решения,
избыток синхронизации, проблема сериализации и блокировки, обеспечение
тождественности последовательного и параллельного вариантов расчетов, волновые
схемы вычислений, блочная схема распределения данных, балансировка,
использование очереди заданий).
Методы распараллеливания метода конечных разностей для вычислительных систем
с распределенной памятью (ленточная и блочная схемы распределения данных,
волновые схемы вычислений, оценка трудоемкости передачи данных). doc ppt
Практикум по использованию системы
управления кластером Microsoft Compute Cluster для выполнения вычислительных
экспериментов (4 часа)
Установка Microsoft Compute Cluster Server 2003 doc ppt,
выполнение заданий под управлением Microsoft Compute Cluster Server 2003 doc ppt,
отладка параллельных MPI программ в среде Microsoft Visual Studio 2005 doc ppt
Практикум по использованию библиотек
параллельных методов для решения сложных научно-технических задач (4 часа)
Общая характеристика библиотек Scalapack, Plapack, PETs, Aztec. Примеры
использования.
Практикум по методам параллельных
вычислений для решения задач многомерной многоэкстремальной оптимизации (4 часа)
Общая характеристика предметной области (постановка задачи глобальной
оптимизации, редукция размерности для сведения многомерных задач к одномерным
постановкам, информационно-статистические алгоритмы глобального поиска,
примеры).
Использование множественных разверток типа кривой Пеано для построения
различных сеток в области решения оптимизационной задачи. Сведение проблемы
многомерной оптимизации к семейству одномерных информационно-совместимых задач.
Параллельное решение задач порождаемого семейства и схема информационных
обменов.
Общность рассмотренного подхода для решения ряда вычислительно-трудоемких
научно-технических задач (интегрирование, решение систем нелинейных
уравнений, восстановление зависимостей, поиск решений, оптимальных по набору
критериев (многокритериальная оптимизация) и т.д.).
Практикум по решению задач многоэкстремальной оптимизации с использованием
системы параллельных вычислений Абсолют Эксперт (постановка задачи, выполнение
вычислений, визуализация данных, анализ результатов расчетов, изменение
параметров и продолжение вычислений).
Проведение лабораторного практикума с
использованием системы ПараЛаб
