Параллельные вычисления

Специалитет 2023/2024

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Компьютерная безопасность)

Кто читает: Кафедра компьютерной безопасности

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 5-й курс, 1-4 модуль

Формат изучения: с онлайн-курсом

Онлайн-часы: 20

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Байдин Георгий Сергеевич

Специальность: 10.05.01. Компьютерная безопасность

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 96

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Данная дисциплина относится к обязательной профильной части Профессионального цикла (Major), проводится на 5 курсе обучения. Для освоения учебной дисциплины студенты должны владеть базовыми знаниями и компетенциями, полученными при изучении следующих дисциплин: Математический анализ, Математическая логика и теория алгоритмов, Языки программирования, Аппаратные средства вычислительной техники, Методы программирования, Операционные системы, Сети и системы передачи информации. Результаты освоения дисциплины используются в дальнейшем при написании выпускной квалификационной работы и прохождения практик.

Цель освоения дисциплины

Ознакомление студентов с технологиями параллельного программирования
Освоение студентами технологий параллельного программирования для дальнейшего использования при решении ресурсоёмких вычислительных задач математического анализа, компьютерной безопасности и защиты информации

Планируемые результаты обучения

Знать основные методы оценки эффективности параллельных алгоритмов
Знать основные современные компьютерные технологии параллельного программирования (MPI, Posix threads, OpenMP, Cuda)
Знать принципы и методы распараллеливания алгоритмов принципы устройства и работы многопроцессорных вычислительных систем (CPU,GPU)
Иметь навыки компиляции и запуска последовательных и параллельных программ с использованием систем очередей на многопроцессорных вычислительных системах
Иметь навыки программирования на языке С/С++ с помощью технологий MPI, Posix threads, OpenMP, Cuda для многопроцессорных вычислительных систем
Иметь навыки разработки параллельных алгоритмов и оценки их эффективности
Иметь навыки решения ресурсоёмких вычислительных задач на многопроцессорных вычислительных системах
Уметь оценивать эффективность этих алгоритмов
Уметь реализовывать и оптимизировать программный код для этих алгоритмов на технологиях MPI, Posix threads, OpenMP, Cuda
Уметь создавать алгоритмы для многопроцессорных вычислительных систем

Содержание учебной дисциплины

Введение в математическое и компьютерное моделирование
Введение в операционную систему Unix. Программирование для Bash
Компиляция и запуск программ. Вспомогательные программы
Введение в основы параллельного программирования с использованием технологии MPI
Основы MPI. Двухточечные и коллективные обмены
Теоретические основы параллельных алгоритмов
Параллельные методы умножения матрицы на вектор и на матрицу, решения систем линейных уравнений
Анализ эффективности алгоритмов
Применение современных программных пакетов для многопроцессорных вычислений
Основы параллелизации на OpenMP и PosixThreads
Использование графических ускорителей (GPU)

Элементы контроля

Контрольная работа №1
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Контрольная работа №2
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Контрольная работа №3
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Домашнее задание №1
Домашнее задание с письменным отчетом
Домашнее задание №2
Домашнее задание с письменным отчетом
Контрольная работа №4
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Контрольная работа №5
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Контрольная работа №6
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Домашнее задание №3
Домашнее задание с письменным отчетом
Домашнее задание №4
Домашнее задание с письменным отчетом
Контрольная работа №7
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Контрольная работа №8
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Контрольная работа №9
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Домашнее задание №5
Домашнее задание с письменным отчетом
Домашнее задание №6
Домашнее задание с письменным отчетом
Контрольная работа №10
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Контрольная работа №11
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Контрольная работа №12
Контрольная работа / тест на пройденный материал в течение 15-20 минут
Домашнее задание №7
Домашнее задание с письменным отчетом
Домашнее задание №8
Домашнее задание с письменным отчетом

Промежуточная аттестация

2023/2024 учебный год 2 модуль
0.1 * Домашнее задание №1 + 0.1 * Домашнее задание №2 + 0.1 * Домашнее задание №3 + 0.1 * Домашнее задание №4 + 0.1 * Контрольная работа №1 + 0.1 * Контрольная работа №2 + 0.1 * Контрольная работа №3 + 0.1 * Контрольная работа №4 + 0.1 * Контрольная работа №5 + 0.1 * Контрольная работа №6
2023/2024 учебный год 4 модуль
0.1 * Домашнее задание №5 + 0.1 * Домашнее задание №6 + 0.1 * Домашнее задание №7 + 0.1 * Домашнее задание №8 + 0.1 * Контрольная работа №10 + 0.1 * Контрольная работа №11 + 0.1 * Контрольная работа №12 + 0.1 * Контрольная работа №7 + 0.1 * Контрольная работа №8 + 0.1 * Контрольная работа №9

Программа дисциплины