UFPF505 Paralelní výpočty

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2015
Rozsah
2/2/0. 6 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Mgr. Karel Adámek, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Karel Adámek, Ph.D. (cvičící)
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět je zaměřen na výuku paralelních výpočtů a zpracování dat, zvuku nebo obrazu pomocí paralelních počítačů. Délka kurzu je jeden semestr. Implementace studovaných metod je v programovacím jazyce C/C++ pomocí knihovny MPI. Kurs zahrnuje kromě teoretické výuky hlavně praktické programování konkrétních příkladů pomocí MPI na paralelních strojích IBM a SGI provozovaných ústavem fyziky.
Osnova
  • Úvod, architektury paralelních systémů, výkonnost. Paradigma sériového vs. Paralelní počítání. Současný stav paralelní výpočetní techniky. Flynnova taxonomie - SISD, SIMD, MISD, MIMD. Relativní urychlení, efektivita, sériový podíl, Amdahlův zákon, škálovaný sériový podíl.
    Základní pojmy. Task, unit of execution (UE), processing element (PE), load balance, load balancing, synchronizace, (a)synchronicita, race conditions, deadlocks. Základy MPI.
    Design Paralelního programu. Dělení problému, funkční rozdělení, datové rozdělení. Návrh komunikace, úkolů, přidělení k výpočetním jednotkám.
    Komunikace v MPI. Globální komunikace - Broadcast, Reduce, Gather, Scatter. Sdružování dat. Komunikační modely a topologie. Pokročilá komunikace - Non-blocking communication, Persistent communication requests, Synchronous mode, Buffered mode, Ready mode. Aplikace paralelních algoritmů. Paralelní algoritmy lineární algebry. Řešení systémů lineárních algebraických rovnic. Řešení soustav obyčejných diferenciálních rovnic (ODE). Řešení parciálních diferenciálních rovnic (PDE). Fourierovy řady a paralelní FFT.
    Paralelní metody zpracování dat. Paralelní diskrétní transformace, analýza vícekanálových dat a obrazů.
Literatura
    doporučená literatura
  • Blaise Barney. Introduction to Parallel Computing. URL info
  • Ananth Grama, George Karypis , Vipin Kumar , Anshul Gupta. Introduction to Parallel Computing (2nd Edition). Pearson Education, 2003. info
Informace učitele
Požadavky budou domluveny na začátku semestru.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 2014, léto 2016, léto 2017, léto 2018, léto 2019, léto 2020.