9600-1011/01 – Paralelní numerické knihovny (PNK)

Garantující katedraIT4InnovationsKredity6
Garant předmětudoc. Mgr. Vít Vondrák, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Mgr. Vít Vondrák, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2016/2017Rok zrušení
Určeno pro fakultyUSP, FAST, FEI, FSUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
VON15 doc. Mgr. Vít Vondrák, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 8+8

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Po absolvování předmětu bude student schopen aktivně využívat nové pojmy z oblasti paralelních knihoven.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Předmět seznamuje studenta s efektivními paralelními implementacemi numerických metod a jejich využitím pro paralelní řešení velmi rozsáhlých úloh. Takovéto úlohy již není možné počítat na běžných osobních počítačích, vyžadují použití superpočítačů. Student se setká s nejpoužívanějšími převážně open-source knihovnami pro numerické výpočty. Na cvičeních bude kladen důraz na implementaci v jazyce C/C++ nebo FORTRAN.

Povinná literatura:

1. Gene H. Golub and Charles F. Van Loan, Matrix Computations (Johns Hopkins Studies in the Mathematical Sciences), Dec 27, 2012 2. Manuály k jednotlivým probíraným paralelním numerickým knihovnám.

Doporučená literatura:

Další vhodné zdroje dostupné na internetu.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Na studenta nejsou kladeny žádné další požadavky.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Úvod do programovacího jazyka FORTRAN 2. Sady nástrojů pro numerické výpočty o Trilinos, Eigen, Armadillo, MKL o PETSc a nadstavby (SLEPc, TAO, libMesh, Deal.II, FEniCS) 3. Specifikace BLAS (Basic linear algebra subroutines) o existující implementace (ATLAS, GotoBLAS, MKL, CUBLAS) 4. Metody pro řešení hustých soustav lineárních rovnic o uložení hustých matic o blokování pro efektivní využití vyrovnávací paměti procesoru o řešení soustav s indefinitní nebo singulární maticí o stabilizace pomocí pivotizace a metody RBT (Random Butterfly Transformation) o existující implementace (LINPACK, LAPACK, ScaLAPACK, MKL, CULA, PLASMA, MAGMA) 5. Metody pro řešení rozsáhlých řídkých soustav lineárních rovnic o uložení řídkých matic (CSR, CSC, …) o přeuspořádání pro zachování řídkosti o grafové metody (METIS a spol.) o multifrontální metoda o supernodální metoda o existující implementace (MUMPS, SuperLU, PaStiX, PARDISO) 6. Metody pro řešení rozsáhlých úloh vlastních čísel o QR rozklad, souvislost s Choleského rozkladem o spektrální a SVD rozklad o iterační metody o existující implementace (např. ARPACK, BLOPEX, FEAST, MKL) 7. Metody předpodmínění, doménové dekompozice a multigrid o existující implementace (Hypre, Trilinos, PETSc) 8. Metody diskretizace v kontextu HPC o FDM, FEM o existující implementace (libMesh, Deal.II, FEniCS)

Podmínky absolvování předmětu

Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S02) Výpočetní metody a HPC VM P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0541A170007) Výpočetní a aplikovaná matematika (S02) Výpočetní metody a HPC VM K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2658) Výpočetní vědy (2612T078) Výpočetní vědy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (N2658) Výpočetní vědy (2612T078) Výpočetní vědy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (N2658) Výpočetní vědy (2612T078) Výpočetní vědy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku