Бакалавриат 2022/2023

Распределенные вычисления (Технологии IoT)

Статус: Курс обязательный (Программная инженерия)

Направление: 09.03.04. Программная инженерия

Кто читает: Кафедра прикладной математики и информатики (Нижний Новгород)

Где читается: Факультет информатики, математики и компьютерных наук (Нижний Новгород)

Когда читается: 4-й курс, 3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Пеплин Федор Сергеевич

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 44

Программа дисциплины

Аннотация

Целью освоения дисциплины «Распределённые вычисления» является знакомство с параллельными и распределенными вычислениями, различными классами высокопроизводительных систем, принципами реализации параллельных алгоритмов и используемыми моделями программирования, а также получение навыков практического использования соответствующих технологий и систем при решении прикладных задач.

Цель освоения дисциплины

• Формирование представлений об основных понятиях в области высокопроизводительных вычислений и выработка навыков создания программ для систем с распределенной и общей памятью

Планируемые результаты обучения

• Давать характеристику основным типам параллельных систем
• Различать понятия параллельных, распределенных и одновременных вычислений.
• Оценивать эффективность и ускорение параллельных программ
• Формулировать основные принципы архитектуры систем с общей и распределенной паиятью
• Находить ширину бисекции основных типов интерконнектов
• Разрабатывать программы для систем с общей памятью с использованием библиотек pthreads и OpenMP.
• Применять мьютексы и семафоры для предотвращения состояния гонки вследствие использования общих ресурсов, выявлять ошибки в коде вследствие использования потоконебезопасных функций
• Оценивать влияние кэш-эффектов на производительность параллельных программ
• Разрабатывать программы для MIMD систем с распределенной памятью с использованием библиотеки MPI.
• Обеспечивать барьерную синхронизацию потоков с использованием мьютексов, холостых циклов и семафоров
• Использовать команды для point-to-point и коллективной коммуникации между процессами, а также команды распределения данных (scatter, gather)
• Уменьшать количество отправляемых сообщений с помощью производных типов данных
• Описывать архитектуру и формулировать основные принципы работы GP GPU NVIDIA
• Создавать программы для гетерогенных систем с использованием CUDA и DPC++.

Содержание учебной дисциплины

• Общие сведения о параллельных и распределенных вычислительных системах
• Средства разработки параллельных программ для систем с общей памятью
• Средства разработки программ для систем с распределенной памятью на примере MPI
• Средства разработки гетерогенных систем

Элементы контроля

• Задача N тел
• Умножение матриц
• Параллельные алгоритмы решения СЛАУ
• Параллельные и распределенные вычисления
• Программирование систем с общей памятью
• Программирование систем с распределенной памятью (MPI)
• Гибридные системы
• Итоговый тест

Промежуточная аттестация

• 2022/2023 учебный год 3 модуль
  0.05 * Параллельные и распределенные вычисления + 0.05 * Гибридные системы + 0.167 * Параллельные алгоритмы решения СЛАУ + 0.166 * Задача N тел + 0.3 * Итоговый тест + 0.167 * Умножение матриц + 0.05 * Программирование систем с общей памятью + 0.05 * Программирование систем с распределенной памятью (MPI)

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Cloud computing, Ruparelia, N. B., 2016
• Распределенные алгоритмы : интуитивный подход, Фоккинк, У., 2017
• Распределенные системы : принципы и парадигмы, 877 с., Таненбаум, Э., Стеен, М., 2003
• Теория и практика параллельных вычислений : учебное пособие, Гергель, В. П., 2007

Рекомендуемая дополнительная литература

• Data analysis in the cloud : models, techniques and applications, Talia, D., 2016
• Операционные системы. Т.2: Распределенные системы, сети, безопасность, Дейтел, Х. М., 2007
• Распределенные данные : алгоритмы работы современных систем хранения информации, Петров, А., 2022

Авторы

• Пеплин Федор Сергеевич