МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Параллельные вычисления

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра радиофизики и теоретической физики
Направление подготовки03.03.03. Радиофизика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость2 ЗЕТ
Учебный план03_03_03_РФ-4-2020
Часов по учебному плану 72
в том числе:
аудиторные занятия 28
самостоятельная работа 44
Виды контроля по семестрам
зачеты: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 12 12 12 12
Лабораторные 16 16 16 16
Сам. работа 44 44 44 44
Итого 72 72 72 72

Программу составил(и):
к.ф.-м.н., доцент, Волков Н.В.

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент, Рудер Д.Д.

Рабочая программа дисциплины
Параллельные вычисления

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.03 РАДИОФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 12.03.2015г. №225)

составлена на основании учебного плана:
03.03.03 Радиофизика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.ф.-м.н., профессор Лагутин Анатолий Алексеевич


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра радиофизики и теоретической физики

Протокол от 06.06.2019 г. № 9/2018-19
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор Лагутин Анатолий Алексеевич


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Целью курса является получение базовых представлений о современных параллельных вычислительных системах; освоение приемов их программирования и использования в решении актуальных физических задач.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.04

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-3 способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности
ПК-2 способностью использовать основные методы радиофизических измерений
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.Основные существующие архитектуры параллельного программирования и параллельных вычислений.
3.2.Уметь:
3.2.1.Применять современные программные средства для решения физических задач с использованием параллельных вычислительных систем.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.Разработки и использования многопоточных программ и программ для векторных процессоров

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Общие сведения о параллельных вычислительных системах. Таксономия Флинна.
1.1. Общие сведения о параллельных вычислительных системах. Таксономия Флинна. Лекции 7 2 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
1.2. Общие сведения о параллельных вычислительных системах. Таксономия Флинна. Лабораторные 7 4 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
1.3. Общие сведения о параллельных вычислительных системах. Таксономия Флинна. Сам. работа 7 8 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
Раздел 2. Программный интерфейс OpenMP для параллельных систем с общей памятью.
2.1. Программный интерфейс OpenMP для параллельных систем с общей памятью. Лекции 7 4 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.2. Программный интерфейс OpenMP для параллельных систем с общей памятью. Лабораторные 7 4 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
2.3. Программный интерфейс OpenMP для параллельных систем с общей памятью. Сам. работа 7 6 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
Раздел 3. Интерфейс MPI для вычислительных кластеров. Реализация Open MPI. Использование MPI совместно с OpenMP.
3.1. Интерфейс MPI для вычислительных кластеров. Реализация Open MPI. Использование MPI совместно с OpenMP. Лекции 7 4 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.2. Интерфейс MPI для вычислительных кластеров. Реализация Open MPI. Использование MPI совместно с OpenMP. Лабораторные 7 4 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
3.3. Интерфейс MPI для вычислительных кластеров. Реализация Open MPI. Использование MPI совместно с OpenMP. Сам. работа 7 24 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
Раздел 4. Технология OpenCL в разработке программ для гетерогенных систем. Использование OpenCL для выполнения вычислений на графических процессорах.
4.1. Технология OpenCL в разработке программ для гетерогенных систем. Использование OpenCL для выполнения вычислений на графических процессорах. Лекции 7 2 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
4.2. Технология OpenCL в разработке программ для гетерогенных систем. Использование OpenCL для выполнения вычислений на графических процессорах. Лабораторные 7 4 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1
4.3. Технология OpenCL в разработке программ для гетерогенных систем. Использование OpenCL для выполнения вычислений на графических процессорах. Сам. работа 7 6 ОПК-3, ПК-2 Л1.1, Л2.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
Общие сведения о параллельных вычислительных системах. Таксономия Флинна.
Программный интерфейс OpenMP для параллельных систем с общей памятью.
Интерфейс MPI для вычислительных кластеров. Реализация Open MPI. Использование MPI совместно с OpenMP.
Технология OpenCL в разработке программ для гетерогенных систем. Использование OpenCL для выполнения вычислений на графических процессорах.
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
См. приложение.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Энтони У. Параллельное программирование на C++ в действии. Практика разработки многопоточных программ: Учебник Москва : ДМК Пресс, 2012 // ЭБС "Лань" e.lanbook.com
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 А. А. Малявко Параллельное программирование на основе технологий openmp, mpi, cuda: учебное пособие для академического бакалавриата М. : Издательство Юрайт, 2015 // ЭБС "Юрайт" www.biblio-online.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Open MPI: Open Source High Performance Computing https://www.open-mpi.org/ www.open-mpi.org
Э2 Message Passing Interface http://mpi-forum.org/ mpi-forum.org
Э3 Курс на Едином образовательном портале АлтГУ portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Windows 7 Professional, № 60674416 от 17.07.2012 (бессрочная);
Office 2010 Professional, № 49464762 от 14.12.2011 (бессрочная);
Open Office, http://www.openoffice.org/license.html
Visual Studio, https://code.visualstudio.com/license
Python c расширениями PIL, Py OpenGL, https://docs.python.org/3/license.html
FAR, http://www.farmanager.com/license.php?l=ru
7-Zip, http://www.7-zip.org/license.txt
AcrobatReader, http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf
Chrome; http://www.chromium.org/chromium-os/licenses
Eclipse (PHP,C++, Phortran), http://www.eclipse.org/legal/eplfaq.php
DjVu reader, http://djvureader.org/
Lazarus, http://wiki.lazarus.freepascal.org/Lazarus_Faq#Licensing
Putty, https://putty.org.ru/licence.html
QTEPLOT, http://www.qtiplot.com/doc/manual-en/index.html
NETBEANS, https://netbeans.org/about/legal/index.html
R STUDIO (open source), http://www.rstudio.com/
MingGW, http://mingw.org/license
Scilab, http://www.scilab.org/en/scilab/license
6.4. Перечень информационных справочных систем

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
308К лаборатория компьютерных технологий - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска маркерная; компьютеры Aquarius STd MS_SC140, монитор BENQ 17'' (5шт.), компьютеры Парус 945 MSI, монитор LG 17'' (5 шт.) Fast Ethernet Swich Allied Telesyn 1; методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по курсам "Алгоритмы и языки программирования", "Численные методы и математическое моделирование", "Вычислительная физика", "Компьютерная радиофизика".
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

При условии успешного выполнения всех практических заданий студент допускается к сдаче зачета.
Продолжительность зачета - 3 часа 00 минут. Зачет проводится в виде собеседования по одной из практических тем. Для получения зачета студент должен показать глубокие знания по вопросу, а также продемонстрировать уверенность в ответах, четкое и ясное изложение на грамотном языке.