УДК 004.5
ВИРТУАЛЬНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВЫЧИСЛЕНИЯМ
Кафедра ЮНЕСКО по новым информационным технологиям
Кемеровский Государственный Университет
*****@***ru
В работе предлагается рассмотреть решение задачи – организации процесса самостоятельной работы учащихся с использованием развитых информационных ресурсов. Актуальность разработки состоит в том, что в настоящее время активно развивается новая форма образовательного процесса – электронное обучение, базирующееся на самостоятельной учебной работе учащихся с использованием компьютерных технологий. Данная методика предполагает использование наряду с традиционными средствами поддержки процесса обучения различных виртуальных лабораторий, систем удаленного доступа к средствам высокоскоростных, параллельных вычислений, позволяющих самостоятельно проводить исследования на базе полученного материала, тем самым формировать практические навыки. Таким образом, в результате проделанного анализа было принято решение разработать виртуальный лабораторный практикум (ВЛП) по параллельным вычислениям с использованием удаленного доступа к высокопроизводительным вычислительным ресурсам, позволяющий учащимся самостоятельно проводить расчеты, используя вычислительный кластер университета.
ВЛП содержит лабораторные работы, включающие в себя:
теоретический материал по данной теме;
задания;
методические указания по выполнению работы;
пример задания в виде файла с исходным кодом программы.
Основными задачами данного ВЛП являются:
Предоставление пользователю возможности просмотра текста лабораторной работы, выполнения задания и получения результатов для проведения анализа.
Предоставление администратору системы механизма для управления лабораторными работами, файлами, серверами, а также удаления и добавления пользователей.
В соответствии с поставленными задачами было выделено два типа пользователей и определены их функции.
Функции администратора системы:
Управление курсами – добавление, изменение и удаление информации о предоставляемых в ВЛП курсах;
Управление лабораторными работами - добавление, изменение и удаление лабораторных работ;
Управление файлами - добавление, изменение и удаление файлов с исходным кодом, прилагающихся к лабораторным работам;
Управление пользователями – подтверждение или отмена заявки на регистрацию, а также удаление пользователей;
Управление серверами – добавление и удаление узлов, доступных для вычислений.
Функции пользователя:
Подача заявку на регистрацию на курс;
Выполнение лабораторной работы, включающее:
Изучение теоретического материала;
Работу с имеющимся кодом;
Добавление собственного кода в соответствии с заданием;
Компиляция;
Отправку задачи на выполнение;
Получение результата;
Загрузку отчета по выполненной работе.
Для реализации модели системы ВЛП выбрана трехзвенная архитектура: «Клиент – Сервер – Вычислительный агент». В состав серверной части входят сервер приложений, и сервер управления кластерами (менеджер вычислительных ресурсов). В качестве клиента выступает веб-браузер.
На данный момент для ВЛП разработан каркас сайта, содержащий основные страницы и реализована последовательность удаленного доступа к вычислительным ресурсам.
Сайт ВЛП содержит следующие разделы:
«Курсы» - данный раздел содержит информацию о предлагаемых для изучения курсах.
«Лабораторные работы» - содержит лабораторные работы, сгруппированные по курсам.
«Новости» - новости в науке и образовании, а также новости сайта.
«О проекте» - предоставляет информацию о лабораторном практикуме.
«Контакты» - содержит полезные адреса и ссылки, включает службу поддержки.
«Рабочий стол студента» - содержит информацию об изучаемых курсах и выполняемых лабораторных работах, включает панель настроек, где можно изменить персональную информацию и подать заявку на изучение нового курса.
Последовательность удаленного доступа к вычислительным ресурсам отвечает функции пользователя «Выполнение лабораторной работы» и включает в себя следующие действия:
Отправка файла с исполняемым кодом на сервер;
Установка параметров компиляции;
Компиляция;
Получение результатов компиляции;
Установка параметров расчета;
Формирование скрипта запуска;
Постановка задачи в очередь;
Выполнение задания;
Получение результатов.
Операции с файлами, а также отправка команд запуска серверу осуществляется с помощью стандартных функций языка PHP.
На данном этапе разработки предусмотрена возможность работы с кодом, прилагающимся к лабораторной работе. Ведется реализация функции по обеспечению возможности загрузки собственного кода и дальнейшей работы с ним, а также функции отправки отчетов, авторизации и регистрации пользователей. В перспективе реализация администраторского модуля и внедрение ВЛП.
Внедрение данного ВЛП позволит учащимся:
самостоятельно изучать предлагаемый теоретический материал по курсу;
закреплять полученные знания, выполняя задания, прилагающиеся к каждому уроку;
проводить расчеты в соответствии с заданиями и анализировать проделанную работу;
развивать профессиональные навыки и умения в процессе самостоятельной работы.
Научный руководитель – к. ф.-м. н., доцент
