9600-1027/03 – Úvod do HPC systémů (UHPC)
| Garantující katedra | IT4Innovations | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Lubomír Říha, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Lubomír Říha, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2021/2022 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT, FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Po absolvování předmětu bude student schopen:
- Rozlišovat různé typy paralelních a vysokovýkonných výpočetních architektur, porozumět jejich klasifikaci a principům fungování, včetně základní orientace v současných trendech HPC technologií.
- Analyzovat výkon paralelních systémů a hodnotit jejich škálovatelnost s využitím základních metrik a výkonnostních modelů.
- Porozumět architektuře procesorů, akcelerátorů a síťové infrastruktuře používané v HPC systémech.
- Osvojit si základy programování v prostředí HPC.
- Navrhnout, implementovat a optimalizovat jednoduché paralelní aplikace pro sdílenou pomocí OpenMP.
- Aplikovat základní metodologii tvorby paralelních programů, včetně výběru vhodných paralelizačních strategií.
- Získat přehled o vývoji a využití HPC systémů v oblasti vědeckých a technických výpočtů.
- Získat praktické zkušenosti s používáním HPC systémů, včetně základů práce v Linuxu a Bash, použití systémů pro správů zdrojů, kompilace kódů, Git, atd.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Projekt
Anotace
První část kurzu nabídne klasifikaci počítačových architektur a taxonomii paralelních počítačů. Popis nových technologií včetně popisu konceptů výpočetních jednotek a procesorů a počítačových sítí pro HPC. Základní seznámení s vyhodnocováním výkonu paralelních počítačů a jejich škálovatelnosti.
Dále kurz poskytne přehled o problematice tvorby paralelních aplikací, zahrnující modely paralelního zpracování v závislosti na cílové paralelní architektuře, metodologii tvorby paralelních aplikací, implementační techniky či hodnocení paralelních kódů.
Ve druhé polovině se kurz bude věnovat vývoji paralelních aplikací pro sdílenou paměť pomocí OpenMP. Na toto téma bude vypracován i semestrální projekt.
Celá praktická výuka bude probíhat na superpočítačích centra IT4Innovations, takže si studenti osvojí skutečné HPC produkční prostředí.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
1. Introduction to Parallel Computing (2nd Edition); Ananth Grama, Anshul Gupta, George Karypis, Vipin Kumar; Addison Wesley 2003; ISBN: 0-201-64865-2
2. Principles of Parallel Algorithm Design, http://www.parallel-algorithms-book.com/.
3. K. Hwang, Advanced Computer Architecture, McGraw-Hill: 1993.
4. Hwang and Zhiwei, Scalable Parallel Computing, McGraw-Hill: 1998.
5. C. Xavier, S. S. Iyengar, Introduction to Parallel Algorithms, John Wiley & Sons, 1998, pages: 365.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
vypracování projektu, jeho prezentace a zkouška
E-learning
Další požadavky na studenta
Žádné další požadavky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Úvod do HPC systémů
2. Klasifikace paralelních architektur
3. Vyhodnocování výkonu paralelních počítačů
4. Počítačové sítě pro HPC
5. Architektury procesorů v HPC
6. Úvod do programování paralelních aplikací
7. Metodologie tvorby paralelních aplikací
8. Analýza paralelních algoritmů
9. Single core optimalizace
10. Programování se sdílenou pamětí (OpenMP)
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky