460-4060/02 – 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
RočníkSemestrzimní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2015/2016Rok zrušení2017/2018
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
JAN0369 Mgr. Branislav Jansík, Ph.D.
RIH0042 Ing. Lubomír Říha, Ph.D.
STA545 Ing. Martin Stachoň
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

Kombinovaná forma (platnost od: 2015/2016 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.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P angličtina Ostrava volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K angličtina Ostrava volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P angličtina Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K angličtina Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P angličtina Ostrava volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K angličtina Ostrava volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P angličtina Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K angličtina Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika P angličtina Ostrava volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika K angličtina Ostrava volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika P angličtina Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika K angličtina Ostrava 2 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku