Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Рекомендовано МССН
«Информатика»
ПРОГРАММА
Наименование дисциплины Параллельное программирование
Рекомендуется для направления (ий) подготовки (специальности (ей))
010200 Математика и компьютерные науки
(указываются код и наименования направления(ий)
подготовки (специальности (ей) и/или профилей (специализаций)
Квалификация (степень) выпускника «бакалавр»
(указывается квалификация (степень) выпускника в соответствии с ФГОС)
1. Цели и задачи дисциплины:
Целью дисциплины является введение учащихся в предметную область современных параллельных вычислений.
В процессе преподавания дисциплины решаются следующие задачи:
· освоение архитектурных принципов реализации параллельной обработки в вычислительных машинах;
· изучение методов и языковых механизмов конструирования параллельных программ;
· овладение параллельными вычислительными методами.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина относится к вариативной части математического и естественно-научного цикла Б.2.
Требуются знания, полученные при изучении дисциплин
Операционные системы, Языки и методы программирования, Численные методы.
Входные компетенции: ОК: 6-8,10-15; ПК: 1-3,5-12,14,19,20,24, 26, 27:
(указываются в соответствии с ФГОС ВПО)
ОК-6 способность применять в научно-исследовательской и профессиональной деятельности базовые знания в области фундаментальной и прикладной математики и естественных наук
ОК-7 обладать значительными навыками самостоятельной научно-исследовательской работы
ОК-8 способность и постоянная готовность совершенствовать и углублять свои знания, быстро адаптироваться к любым ситуациям
ОК-10 умение быстро находить, анализировать и грамотно контекстно обрабатывать научно-техническую, естественно-научную и общенаучную информацию, приводя ее к проблемно-задачной форме
ОК-11 обладать фундаментальной подготовкой в области фундаментальной математики и компьютерных наук, готовность к использованию полученных знаний в профессиональной деятельности
ОК-12 владеть значительными навыками самостоятельной работы с компьютером, программирования, использования методов обработки информации и численных методов решения базовых задач
ОК-13 владеть базовыми знаниями в области информатики и современных информационных технологий, навыками использования программных средств и навыками работы в компьютерных сетях, умение создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета
ОК-14 способность к анализу и синтезу информации, полученной из любых источников
ОК-15 способность к письменной и устной коммуникации на русском языке
ПК-1 умение определять общие формы, закономерности, инструментальные средства отдельной предметной области
ПК-2 умение понять поставленную задачу
ПК-3 умение формулировать результат
ПК-5 умение на основе анализа увидеть и корректно сформулировать результат
ПК-6 умение самостоятельно увидеть следствия сформулированного результата
ПК-7 умение грамотно пользоваться языком предметной области
ПК-8 умение ориентироваться в постановках задач
ПК-9 знание корректных постановок классических задач
ПК-10 понимание корректности постановок задач
ПК-11 владение навыками самостоятельного построения алгоритма и его анализа
ПК-12 понимание того, что фундаментальное знание является основой компьютерных наук
ПК-14 владение навыками контекстной обработки информации
ПК-19 владение методом алгоритмического моделирования при анализе постановок математических задач
ПК-20 владение методами математического и алгоритмического моделирования при анализе и решении прикладных и инженерно-технических проблем
ПК-24 владение методами алгоритмического моделирования при анализе управленческих задач в научно-технической сфере, а также в экономике, бизнесе и гуманитарных областях знаний
ПК-26 умение приобретать опыт самостоятельного различения типов знаний
ПК-27 умение точно представить математические знания в устной форме
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
ОК: 6,7,10-13; ПК: 1-3,7-11,14,19,20,22-24
(указываются в соответствии с ФГОС ВПО)
ОК-6 способность применять в научно-исследовательской и профессиональной деятельности базовые знания в области фундаментальной и прикладной математики и естественных наук
ОК-7 обладать значительными навыками самостоятельной научно-исследовательской работы
ОК-10 умение быстро находить, анализировать и грамотно контекстно обрабатывать научно-техническую, естественно-научную и общенаучную информацию, приводя ее к проблемно-задачной форме
ОК-11 обладать фундаментальной подготовкой в области фундаментальной математики и компьютерных наук, готовность к использованию полученных знаний в профессиональной деятельности
ОК-12 владеть значительными навыками самостоятельной работы с компьютером, программирования, использования методов обработки информации и численных методов решения базовых задач
ОК-13 владеть базовыми знаниями в области информатики и современных информационных технологий, навыками использования программных средств и навыками работы в компьютерных сетях, умение создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета
ПК-1 умение определять общие формы, закономерности, инструментальные средства отдельной предметной области
ПК-2 умение понять поставленную задачу
ПК-3 умение формулировать результат
ПК-7 умение грамотно пользоваться языком предметной области
ПК-8 умение ориентироваться в постановках задач
ПК-9 знание корректных постановок классических задач
ПК-10 понимание корректности постановок задач
ПК-11 владение навыками самостоятельного построения алгоритма и его анализа
ПК-14 владение навыками контекстной обработки информации
ПК-19 владение методом алгоритмического моделирования при анализе постановок математических задач
ПК-20 владение методами математического и алгоритмического моделирования при анализе и решении прикладных и инженерно-технических проблем
ПК-22 умение увидеть прикладной аспект в решении научной задачи, грамотно представить и интерпретировать результат
ПК-23 умение проанализировать результат и скорректировать математическую модель, лежащую в основе задачи
ПК-24 владение методами алгоритмического моделирования при анализе управленческих задач в научно-технической сфере, а также в экономике, бизнесе и гуманитарных областях знаний
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
· общие реализации параллельной обработки в вычислительных машинах
· методы и языковые механизмы конструирования параллельных программ
· параллельные вычислительные методы
· корректные постановки классических задач (ПК-9)
· корректность постановок задач (ПК-10)
Уметь:
· быстро находить, анализировать и грамотно контекстно обрабатывать научно-техническую информацию, приводя ее к проблемно-задачной форме (ОК-10)
· использовать ресурсы Интернета (ОК-13)
· определять общие формы, закономерности, инструментальные средства отдельной предметной области - операционных систем (ПК-1)
· понять поставленную задачу (ПК-2)
· формулировать результат (ПК-3)
· грамотно пользоваться языком предметной области (ПК-7)
· ориентироваться в постановках задач (ПК-8)
· увидеть прикладной аспект в решении научной задачи, грамотно представить и интерпретировать результат (ПК-22)
· проанализировать результат и скорректировать математическую модель, лежащую в основе задачи (ПК-23)
Владеть:
· способность применять в научно-исследовательской и профессиональной деятельности базовые знания в области фундаментальной и прикладной математики и естественных наук (ОК-6)
· значительными навыками самостоятельной научно-исследовательской работы (ОК-7)
· фундаментальной подготовкой в области и компьютерных наук (ОК-11)
· значительными навыками самостоятельной работы с компьютером, программирования, использования методов обработки информации (ОК-12)
· базовыми знаниями в области информатики и современных информационных технологий, навыками использования программных средств и навыками работы в компьютерных сетях (ОК-13)
· навыками самостоятельного построения алгоритма и его анализа (ПК-11)
· навыками контекстной обработки информации (ПК-14)
· методом алгоритмического моделирования при анализе постановок математических задач (ПК-19)
· методами математического и алгоритмического моделирования при анализе и решении прикладных и инженерно-технических проблем (ПК-20)
· методами алгоритмического моделирования при анализе управленческих задач в научно-технической сфере (ПК-24)
· параллельными вычислительными методами
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц.
№ | Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
7 | |||
1. | Аудиторные занятия (всего) | 51 | 51 |
| В том числе: |
|
|
1. | Лекции |
|
|
2. | Прочие занятия | 51 | 51 |
| В том числе: |
|
|
1. | Практические занятия (ПЗ) | - | - |
2. | Семинары (С) | - | - |
3. | Лабораторные работы (ЛР) | 51 | 51 |
| Из них в интерактивной форме (ИФ): | 51 | 51 |
2. | Самостоятельная работа студентов (ак. часов) | 57 | 57 |
| В том числе: |
|
|
1. | Курсовой проект (работа) | - | - |
2. | Расчетно-графические работы | - | - |
3. | Реферат | - | - |
4. | Подготовка и прохождение промежуточной аттестации | 20 | 20 |
5. | Другие виды самостоятельной работы: |
|
|
1. | Самостоятельная проработка дополнительных материалов по дисциплине | 20 | 20 |
3. | Общая трудоемкость (ак.часов) | 108 | 108 |
4. | Общая трудоемкость (зачетных единиц) | 3 | 3 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1 | Язык Фортран | Основные сведения о языке Фортран. История развития. Его преимущества в области научных вычислений по сравнению с другими языками высокого уровня. Структура программы. Типы данных. Встроенные операции и функции. Операторы управления и ветвления. Массивы и работа с ними: описание массивов, задание массивов, динамические массивы, основные функции работы с массивами как матрицами. Ввод и вывод |
2 | Библиотека LAPACK | Основные сведения. Матричные разложения и их использование для численных расчетов. Система наименований подпрограмм LAPACK. Матричные разложения. Процедуры SGESV, SGETRF, SGEEV, SGESVD.
|
3 | Технология OpenMP | Основные сведения. OpenMP и Fortran. Нити и процессы. Параллельные и последовательные области. Параллельные циклы и параллельные области. Автоматическое распараллеливания циклов |
4 | Технология MPI | Основные сведения. Способы распараллеливания численных методов. Основные процедуры MPI. Типы данных MPI. Способы передачи сообщений. Прием и передача сообщений процессами. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||
|
| 1 | 2 | 3 | 4 |
1. | Курсовая работа | + | + | + | + |
2. | Выпускная квалификационная работа | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практические занятия и лабораторные работы | СРС | Всего час. | ||
ПЗ/С | ЛР | Из них в ИФ | |||||
1. | Язык Фортран | - | - | 15 | 15 | 15 | 30 |
2. | Библиотека LAPACK | - | - | 12 | 12 | 14 | 26 |
3. | Технология OpenMP | - | - | 12 | 12 | 14 | 26 |
4. | Технология MPI | - | - | 12 | 12 | 14 | 26 |
| Итого: | - | - | 51 | 51 | 57 | 108 |
5.4. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | № раздела дисциплины | Тема интерактивного занятия | Вид занятия | Трудоемкость (час.) |
1 | 1 | Написание программ на языке Fortran | Лабораторная работа, выполняемая малой группой (2-3 чел.), творческое задание | 15 |
2 | 2 | Решение задач линейной алгебры с помощью библиотеки LAPACK | Лабораторная работа, выполняемая малой группой (2-3 чел.) | 12 |
3 | 3 | Написание параллельных программ с помощью технологии OpenMP | Лабораторная работа, выполняемая малой группой (2-3 чел.), творческое задание | 12 |
4 | 4 | Написание параллельных программ с помощью технологии MPI | Лабораторная работа, выполняемая малой группой (2-3 чел.), творческое задание | 12 |
| Итого: |
|
| 51 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудо-емкость (час.) |
1 | 1 | Написание программ на языке Fortran | 15 |
2 | 2 | Решение задач линейной алгебры с помощью библиотеки LAPACK | 12 |
3 | 3 | Написание параллельных программ с помощью технологии OpenMP | 12 |
4 | 4 | Написание параллельных программ с помощью технологии MPI | 12 |
| Итого: |
| 51 |
7. Практические занятия (семинары)
Не предусмотрены
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Не предусмотрены
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. , Стронгин параллельных вычислений для многопроцессорных вычислительных систем. — Н.Новгород, ННГУ, 2001.
2. Богачев параллельного программирования. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.
3. , Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. — СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
4. Параллельное программирование для многопроцессорных вычислительных систем — СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
б) дополнительная литература
1. , Жидков вычислений. — М.: Наука, 1966.
2. Введение в операционные системы. Т.1.- М.: Мир, 1987.
3. Искусство программирования для ЭВМ. Т. 3. Сортировка и поиск. — М.: Мир, 1981.
4. Алгоритмы: построение и анализ. — М.: МЦНТО, 1999.
5. . Параллельные вычислительные системы. — М.: Нолидж, 1999.
6. Корнеев программирование в MPI. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.
7. П., Самарский математической физики. -М.:Наука, 1977.
ОС Linux, Компилятор gcc (gfortran), Библиотека LAPACK, Библиотеки MPI, OpenMP.г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
Не требуются.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Москва, ул. Орджоникидзе, корп. 5, Дисплейные классы ДК1, ДК2, ДК3, ДК4, ДК5, ДК6, ДК7, компьютеры типа Intel Core i3-550 3.2 GHz, Высокопроизводительный информационно-коммуникационный комплекс (ИКК) HPC-01_SO000029-001. программное обеспечение: gcc (gfortran), LAPCK, OpenMP, MPI
Дисплейные классы компьютерного центра.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Учебным планом на изучение дисциплины отводится один семестр. Промежуточный контроль знаний предусматривает: проведение проверочной работы (тестирование) в середине семестра, подготовку и сдачу лабораторных работ в течение семестра. В качестве итогового контроля знаний предусмотрен экзамен в форме тестирования.
Первый модуль составляют:
· Основные сведения о языке Фортран. История развития. Его преимущества в области научных вычислений по сравнению с другими языками высокого уровня. Структура программы. Типы данных. Встроенные операции и функции. Операторы управления и ветвления. Массивы и работа с ними: описание массивов, задание массивов, динамические массивы, основные функции работы с массивами как матрицами. Ввод и вывод
· Основные сведения. Матричные разложения и их использование для численных расчетов. Система наименований подпрограмм LAPACK. Матричные разложения. Процедуры SGESV, SGETRF, SGEEV, SGESVD.
Второй модуль составляют:
· Основные сведения. OpenMP и Fortran. Нити и процессы. Параллельные и последовательные области. Параллельные циклы и параллельные области. Автоматическое распараллеливания циклов
· Основные сведения. Способы распараллеливания численных методов. Основные процедуры MPI. Типы данных MPI. Способы передачи сообщений. Прием и передача сообщений процессами.
Разработчики:
к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной информатики
и теории вероятностей
к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной информатики
и теории вероятностей
Заведующий кафедрой прикладной информатики
и теории вероятностей
