460-4060/01 – Programování v prostředí HPC (PvP HPC)

Garantující katedraKatedra informatikyKredity4
Garant předmětuMgr. Branislav Jansík, Ph.D.Garant verze předmětuMgr. Branislav Jansík, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2013/2014Rok zrušení2017/2018
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
JAN0369 Mgr. Branislav Jansík, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 10+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Po absolvování kurzu posluchači porozumí problémům z oblasti vysoce výkonného počítání, porozumí architektuře hardwarových a softwarových řešení v dané oblasti a budou v dané oblasti umět vytvářet programy a řešit konkrétní aplikační úlohy.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)

Anotace

Předmět se zabývá programováním v prostředí vysoce výkonných počítačů. Probírány jsou základní i pokročilé techniky programování v tomto prostředí. Diskutováno je rovněž řešení typických úloh a architektura super výkonných počítačů.

Povinná literatura:

1. Pacheco P.: An Introduction to Parallel Programming, Morgan Kaufmann, 2011, ISBN-13: 978-0123742605 ISBN-10: 0123742609 2. Hager G.:Introduction to High Performance Computing for Scientists and Engineers, Chapman & Hall/CRC Computational Science, 2010, ISBN-13: 978-1439811924 ISBN-10: 143981192X 3. http://software.intel.com/sites/default/files/319433-014.pdf 4. http://www.intel.com/content/dam/doc/manual/64-ia-32-architectures-optimization-manual.pdf 5. http://openmp.org/wp/ 6. https://computing.llnl.gov/tutorials/openMP/ 7. http://www.mpi-forum.org/ 8. http://www.open-mpi.org/ 9.http://icl.cs.utk.edu/papi/ 10. http://www.netlib.org/scalapack/slug/index.html

Doporučená literatura:

http://software.intel.com/sites/default/files/319433-014.pdf http://www.intel.com/content/dam/doc/manual/64-ia-32-architectures-optimization-manual.pdf

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Podmínky udělení zápočtu: Vypracování úloh zadaných na cvičení a úlohy ke zkoušce (viz dále). Zkouška Zkouška bude spočívat v demonstraci a obhajobě hybridního OpenMP/MPI programu s využitím AVX vektorizace řešícího zadaný problém.

E-learning

Další požadavky na studenta

Zájem o oblast předmětu.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Témata přednášek ● Úvod do high performace computing (HPC), architektura procesoru x86, principy optimalizace, měření výkonu přístupem na hardware performance counters, knihovna PAPI, nástroj Valgrind. ● Vektorové SIMD programování, využití instrukcí AVX. HPC problémy a lineární algebra, použití knihoven BLAS. ● Architektura superpočítačů, úvod do prostředí superpočítače, úvod do paralelního počítání, koncepty a terminologie paralelního programování, úvod do OpenMP a MPI, kompilace OpenMP a MPI programů, spouštění paralelních procesů. ● Základní OpenMP techniky, základní MPI komunikace, debuggování a profilování paralelních programů. ● Pokročilé OpenMP a hybridní programování. ● Granularita, loadbalancing a metascheduling. Implementace Master-slave v MPI. ● Pokročilá témata: Záludnosti programování v OpenMP, MPI komunikátory a grupy, neblokující MPI komunikace, kolektivní MPI operace. ● Dynamické MPI, intrakomunikátory a interkomunikátory, spojovaní MPI procesů. ● Jednostranná MPI komunikace, MPI okna, rámce a epochy. ● MPI a paralelní I/O. ● Integrace BLACS a MPI, knihovny pro paralelní distribuovanou lineární algebru ScaLapack a PBLAS. ● Příklady HPC aplikací, řešení lineárních rovnic v paralelním distribuovaném režimu. Témata cvičení Cvičení budou korespondovat s přednáškami. Témata cvičení budou následující: ● Architektury počítačů; výkon počítače a jeho měření ● Vektorové programování ● Využití knihoven lineární algebry v paralelních prostředích ● Programování v OpenMP ● Programování v MPI ● Příklady HPC aplikací

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2013/2014 zimní semestr, platnost do: 2017/2018 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  20
        Zkouška Zkouška 60  30
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K čeština Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku