Параллельные вычисления (стр. 1 )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ, ЕСТЕСТВЕННЫХ

НАУК, ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КАФЕДРА АЛГЕБРЫ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛОГИКИ

БАРАННИКОВА Д. Д.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа для студентов очной формы обучения,

направление 010100.62 "Математика",

профиль подготовки "Алгебра, теория чисел, математическая логика"

Тюменский государственный университет

2011

Баранникова вычисления. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения, направления 010100.62 "Математика", профиль подготовки "Алгебра, теория чисел, математическая логика". Тюмень, 2011, 19 стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: «Параллельные вычисления» [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой алгебры и математической логики. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: , д. ф.-м. н., профессор.

© Тюменский государственный университет, 2011.

© , 2011.

1.  Пояснительная записка:

1.1.  Цель и задача дисциплины.

Дисциплина "Параллельные вычисления" обеспечивает приобретение знаний и умений в соответствии с государственным образовательным стандартом, содействует фундаментализации образования, формированию мировоззрения и развитию логического мышления.

Цель дисциплины:

- подготовка в области применения современной вычислительной техники для решения практических задач обработки данных, математического моделирования, информатики, получение высшего профессионального (на уровне бакалавра) образования, позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности с применением современных компьютерных технологий.

Задача дисциплины:

- создание основы для творческого и методически обоснованного использования параллельных вычислений в целях последующих жизненных и профессиональных достижений.

1.2.  Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата.

Дисциплина «Параллельные вычисления» входит в цикл профессиональных дисциплин вариативной части Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению 010100.62 "Математика", профиль подготовки "Алгебра, теория чисел, математическая логика".

Дисциплина «Параллельные вычисления» базируется на знаниях, полученных из курсов математического анализа, алгебры, аналитической геометрии. Знания и умения, приобретенные студентами в результате изучения дисциплины, будут использоваться при изучении курсов численных методов, вычислительного практикума, при выполнении курсовых и дипломных работ, связанных с математическим моделированием и обработкой наборов данных.

Освоение дисциплины предусматривает приобретение навыков работы с учебниками, учебными пособиями, монографиями, научными статьями.

На основе приобретенных знаний формируются умения применять математические методы при решении профессиональных задач повышенной сложности, владеть методами построения математической модели профессиональных задач и содержательной интерпретации полученных результатов.

1.3.  Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате освоения данной ООП ВПО.

В результате освоения ООП бакалавриата выпускник должен обладать следующими компетенциями:

способностью применять знания на практике (ОК-6);

способностью приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-8);

навыками работы с компьютером (ОК-12);

базовыми знаниями в областях информатики и современных информационных технологий, навыки использования программных средств и навыки работы в компьютерных сетях, умение создавать базы данных и использовать ресурсы Интернет (ОК-13);

способностью к анализу и синтезу (ОК-14);

умением понять поставленную задачу (ПК-2);

умением формулировать результат (ПК-3);

умением строго доказать утверждение (ПК-4);

умением на основе анализа увидеть и корректно сформулировать результат (ПК-5);

умением самостоятельно увидеть следствия сформулированного результата (ПК-6);

умением грамотно пользоваться языком предметной области (ПК-7);

умением ориентироваться в постановках задач (ПК-8);

знанием корректных постановок классических задач (ПК-9);

пониманием корректности постановок задач (ПК-10);

пониманием того, что фундаментальное знание является основой компьютерных наук (ПК-12);

способностью передавать результат проведенных физико-математических и прикладных исследований в виде конкретных рекомендаций, выраженных в терминах предметной области изучавшегося явления (ПК-15);

выделением главных смысловых аспектов в доказательствах (ПК-16);

владением методом алгоритмического моделирования при анализе постановок математических задач (ПК-19);

владением методами математического и алгоритмического моделирования при решении прикладных задач (ПК-20);

владением методами математического и алгоритмического моделирования при анализе теоретических проблем и задач (ПК-21);

владением проблемно-задачной формой представления математических знаний (ПК-22);

владением методами математического и алгоритмического моделирования при анализе управленческих задач в научно-технической сфере (ПК-24);

умением точно представить математические знания в устной форме (ПК-27);

возможностью преподавания физико-математических дисциплин и информатики в средней школе и средних специальных образовательных учреждениях на основе полученного фундаментального образования (ПК-29).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

·  Знать: основные методы разработки программ для параллельных ЭВМ с общей и с распределенной памятью, виды разделяемых ресурсов и способы взаимного исключения при доступе к разделяемым ресурсам, иметь представление о потоках исполнения и интерфейсе MPI.

·  Знать: об особенностях реализации на параллельных ЭВМ базовых математических алгоритмов, о влиянии структуры вычислительной системы на производительность и масштабируемость алгоритмов.

·  Уметь: разрабатывать и реализовывать вычислительные алгоритмы на параллельных ЭВМ, приобрести навыки практической работы с параллельными ЭВМ, связанными с подготовкой и запуском заданий, получению результатов, отладкой программ.

·  Владеть: методами и технологиями разработки алгоритмов, описания структур данных и других базовых представлений данных, программирования на языке высокого уровня, работы в различных средах программирования.

2. Структура и трудоемкость дисциплины.

Семестр 8. Форма промежуточной аттестации: экзамен. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

3. Тематический план.

Таблица 1.

Тематический план.

№	Тема	недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Итого часов по теме	Из них в интерактивной форме	Итого количество баллов
Лекции*	Семинарские (практические) занятия*	Самостоятельная работа*
1	2	3	4	5	7	8	9	10
	Модуль 1
1.1	Принципы построения параллельных вычислительных систем	1	2	2	4	8	2	0 – 10
1.2	Модели вычислений и методы анализа эффективности	2-3	4	4	6	14	4	0 – 10
1.3	Анализ коммуникационной трудоемкости параллельных алгоритмов	4-5	4	4	6	14	4	0 – 10
	Всего		10	10	16	36	10	0-30
	Модуль 2
2.1	Технология разработки параллельных программ для многопроцессорных систем с распределенной памятью (стандарт передачи сообщений MPI)	6-7	4	4	6	14	4	0 – 14
2.2	Технология разработки параллельных программ для многопроцессорных систем с общей памятью (стандарт OpenMP)	8-9	4	4	6	14	4	0-14
2.3	Принципы разработки параллельных методов	10	2	2	4	8	2	0-7
	Всего		10	10	16	36	10	0-35
	Модуль 3
3.1	Параллельные численные алгоритмы для решения типовых задач вычислительной математики	11-13	6	6	10	22	4	0-20
3.2	Модели функционирования параллельных программ	14-15	4	4	6	14	4	0-15
	Всего		10	10	16	36	8	0-35
	Итого (часов, баллов):		30	30	48	108	28	0-100
	Из них в интерактивной форме			14	14		28

Таблица 2.