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 010200.62 "Математика и компьютерные науки"

профиль подготовки "Алгебра и дискретная математика"

Тюменский государственный университет

2011

Баранникова вычисления. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения, направление 010200.62 "Математика и компьютерные науки", профиль подготовки "Алгебра и дискретная математика". 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 010200.62 "Математика и компьютерные науки", профиль подготовки "Алгебра и дискретная математика".

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 критически переосмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ОК-5);

способностью и постоянной готовностью совершенствовать и углублять свои знания, быстро адаптироваться к любым ситуациям (ОК-8);

способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного общества, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственных интересов и приоритетов (ОК-9);

фундаментальной подготовкой в области фундаментальной математики и компьютерных наук, готовностью к использованию полученных знаний в профессиональной деятельности (ОК-11);

значительными навыками самостоятельной работы с компьютером, программирования, использования методов обработки информации и численных методов решения базовых задач (ОК-12);

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

умением понять поставленную задачу (ПК-2);

умением формулировать результат (ПК-3);

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

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

умением извлекать полезную научно-техническую информацию из электронных библиотек, реферативных журналов, сети Интернет (ПК-17);

возможностью преподавания физико-математических дисциплин и информатики в общеобразовательных учреждениях и образовательных учреждениях среднего профессионального 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 7. 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*	Лабораторные занятия*	Самостоятельная работа*
1	2	3	4	5	7	8	9	10
	Модуль 1
1.1	Принципы построения параллельных вычислительных систем	1-2	4	4	4	12	2	0 – 10
1.2	Модели вычислений и методы анализа эффективности	3-4	4	4	4	12	4	0 – 10
1.3	Анализ коммуникационной трудоемкости параллельных алгоритмов	5-6	4	4	4	12	4	0 – 10
	Всего		12	12	12	36	10	0-30
	Модуль 2
2.1	Технология разработки параллельных программ для многопроцессорных систем с распределенной памятью (стандарт передачи сообщений MPI)	7-9	6	6	6	18	4	0 – 14
2.2	Технология разработки параллельных программ для многопроцессорных систем с общей памятью (стандарт OpenMP)	10-11	4	4	4	12	4	0-14
2.3	Принципы разработки параллельных методов	12	2	2	2	6	2	0-7
	Всего		12	12	12	36	10	0-35
	Модуль 3
3.1	Параллельные численные алгоритмы для решения типовых задач вычислительной математики	13-16	8	8	8	24	4	0-20
3.2	Модели функционирования параллельных программ	17-18	4	4	4	12	4	0-15
	Всего		12	12	12	36	8	0-35
	Итого (часов, баллов):		36	36	36	108	28	0-100
	Из них в интерактивной форме			14	14		28

Таблица 2.