Název:

Architektura a programování paralelních systémů

Zkratka:ARC
Ak.rok:2009/2010
Semestr:letní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MBI2.povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MBS-volitelný
IT-MGR-2MGM-povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MGM.-volitelný
IT-MGR-2MIN-volitelný
IT-MGR-2MIN.-volitelný
IT-MGR-2MIS-volitelný
IT-MGR-2MIS.-volitelný
IT-MGR-2MMI1.povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MMM-volitelný
IT-MGR-2MPS1.povinný
IT-MGR-2MPV1.povinný
IT-MGR-2MSK1.povinný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zápočet+zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvič.lab. cvič.poč. cvič.jiná
Rozsah:3900013
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:00000
Garant:Dvořák Václav, prof. Ing., DrSc. (UPSY)
Přednášející:Dvořák Václav, prof. Ing., DrSc. (UPSY)
Jaroš Jiří, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Nahrazuje:
Architektury počítačů (ARP), UPSY
Praktické paralelní programování (PPP), UPSY
 
Cíle předmětu:
  Orientovat se v nabídce paralelních systémů, umět posoudit komunikační a výpočetní možnosti konkrétní architektury a predikovat výkonnost paralelních aplikaci. Seznámit se s nejdůležitějšími prostředky paralelního programování (MPI, OpenMP), naučit se je prakticky používat a řešit problémy paralelně.
Anotace:
  Předmět pokrývá architekturu i programování paralelních systémů s fukčním a datovým paralelismem. Nejdříve je pojednáno o teorii paralelních systémů a paralelizaci programů. Následuje výklad programování systémů se sdílenou pamětí v prostředí OpenMP a popis nejrozšířenějších mnoho-jádrových multiprocesorů SMP i pokročilých systémů DSM NUMA.  Pokračuje výklad programování pro systémy se zasíláním zpráv ve standardizovaném rozhraní  MPI. Propojovací sítě jsou probrány samostatně a po té jejich uplatnění ve svazcích, mnoho-jádrových čipech i v nejvýkonnějších systémech. Závěrem je pojednáno o akcelerátorech SIMD a o GPGPU.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Von Neumannova architektura počítače, paměťová hierarchie, paměti cache a jejich organizace, programování v JSI a v C/C++.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu:
  Přehled principů výstavby paralelních systémů a propojovacích sítí, schopnost odhadnout výkonnost paralelních aplikací. Přehled o možnostech paralelizace základních technických úloh, znalost paralelního programování v MPI a v OpenMP.
Použití akcelerátorů SIMD a GPGPU.
Dovednosti, znalosti a kompetence obecné:
  Znalost možností a omezení paralelního zpracování, schopnost odhadnout výkonnost paralelních aplikací. Jazyková výbava pro komunikaci a synchronizaci procesů/vláken. Kompetence v technických a programových prostředcích pro náročné vědecké výpočty a simulace.
Osnova přednášek:
 1. Úvod do paralelního zpracování
2. Vzory pro paralelní programování
3. Programování se sdílenou pamětí - úvod do OpenMP
4. Synchronizace a povědomí o výkonnosti v OpenMP
5. Sdílená paměť a koherence pamětí cache
6. Komponenty symetrických multiprocesorů
7. Architektury CC-NUMA DSM
8. Rozhraní zasílání zpráv MPI
9. Kolektivní komunikace
10. Propojovací sítě: topologie a směrovací algoritmy
11. Propojovací sítě: přepínání, řízení toku, zpracování zpráv a výkonnost
12. Architektury s distribuovanou pamětí
13. Architektury SIMD a datově-paralelní programování
Osnova numerických cvičení:
 Numerická cvičení u předmětu nejsou plánována.
Osnova ostatní - projekty, práce:
 
  • Predikce výkonnosti zadané paralelní aplikace na svazku počítačů. 
  • Vývoj aplikace na SMP v OpenMP.
  • Paralelní program v MPI na svazku blades.
Literatura referenční:
 
  1. Hennessy, J.L., Patterson, D.A.: Computer Architecture - A Quantitative Approach. 4. vydání, Morgan Kaufman Publishers, Inc., 2007, 1136 p., ISBN 1-55860-596-7.  
  2. Quinn, M.J: Parallel Programming in C with MPI and OpenMP. McGraw Hill, 2004, 529 s., ISBN: 0072822562.
  3. Dally, W.J., Towles, B.: Principles and Practices of Interconnection Networks. Morgan Kaufman, 2004, 550 s., ISBN:0-12-200751-4.
Literatura studijní:
 
  • Dvořák, V.: Architektura a programování paralelních systémů. Skriptum FIT VUT v Brně, 2004, 170 s., ISBN 80-214-2608-X. 
  • Dvořák, V.: Parallel systems architecture and programming. Aktualizovaná opora v anglickém jazyce, FIT VUT v Brně, 2008.
Průběžná kontrola studia:
  Tři malé projekty v rozsahu 5, 4 a 4 hodin ; půlsemestrální písemka.
Podmínky zápočtu:
  Pro udělení zápočtu a připuštění ke zkoušce je třeba během semestru získat 20 bodů ze 40 možných.
 

Vaše IPv4 adresa: 34.207.152.62
Přepnout na https

DNSSEC [dnssec]