Параллельные и распределенные вычисления Parallel and Distributed Computing Санкт-Петербургский государственный университет

Санкт-Петербургский государственный университет
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Параллельные и распределенные вычисления
Parallel and Distributed Computing
Язык(и) обучения
русский
Трудоемкость в зачетных единицах: 3
Регистрационный номер рабочей программы: 027299
Раздел 1.
1.1.
Характеристики учебных занятий
Цели и задачи учебных занятий
Ознакомить слушателя с последними достижениями в области параллельных и
распределенных вычислений. Помочь аспиранту сориентироваться во множестве
имеющихся высокопроизводительных компьютерных технологий для их использования в
своей работе.
1.2. Требования подготовленности обучающегося к освоению содержания учебных
занятий (пререквизиты)
Обучающийся должен быть подготовлен в области (а) использования программных
средств (операционная система Unix, умение программировать хотя бы на одном из
языков высокого уровня, знать основы организации и применения СУБД, основы
интернет технологий); (б) высшей математики и специальных математических дисциплин
(алгебра, математический анализ, численные методы, дискретная математика, логика и
др.)
1.3.
Перечень результатов обучения (learning outcomes)
В результате обучения аспирант должен уметь правильно выбирать и применять
высокопроизводительные компьютерные технологии при выполнении своей
квалификационной научной работы.
В результате обучения формируются следующие компетенции:
Код компетенции Наименование и (или) описание компетенции
ОКА-1 готовность применять научный подход в своей профессиональной деятельности,
разделять ценности научно-педагогического сообщества
ОКА-2 готовность работать с текстами профессиональной направленности и сообщать о
результатах своей учебной и научной работы на английском/иностранном и русском
языках
ПК -1 Владение методами математического моделирования и разработки систем
управления для применения в профессиональной деятельности
1.4.
Перечень и объём активных и интерактивных форм учебных занятий
Кроме традиционных лекций и практик предполагается отдельные занятия проводить в
форме лекций-бесед (например, лекция «Реализация естественной парадигмы
распараллеливания», проводимая на примере обсуждения предметной области, близкой
слушателям), на практических занятиях может быть использован метод конкретных
ситуаций (например, реализация отдельных компонентов параллельных и распределенных
систем).
Кроме того, в процессе освоения дисциплины применяются активные методы обучения,
такие как:
- мини-конференция с обсуждением творческих работ;
- презентация.
Основная часть содержания курса изучается в ходе аудиторных занятий. Ведущие формы
преподавания – лекции, практические занятия, включающие групповую и
индивидуальную работу слушателей, информационные технологии.
Раздел 2.
Организация, структура и содержание учебных занятий
Организация учебных занятий
2.1.
2.1.1 Основной курс
форм учебных занятий
Трудоёмкость
(сам.раб.)
Объём активных
и интерактивных
итоговая аттестация
промежуточная аттестация
(сам.раб.)
текущий контроль (сам.раб.)
методических материалов
сам. раб. с использованием
в присутствии
преподавателя
Самостоятельная работа
под руководством
преподавателя
итоговая аттестация
промежуточная
аттестация
текущий контроль
коллоквиумы
контрольные работы
лабораторные работы
практические
занятия
консультации
семинары
лекции
Контактная работа обучающихся с преподавателем
практики и т.п.
Код модуля в составе дисциплины,
Трудоёмкость, объёмы учебной работы и наполняемость групп обучающихся
2
3
ОСНОВНАЯ ТРАЕКТОРИЯ
очная форма обучения
2й
год
обучения
ИТОГО
58
48
2100
1-1
58
48
3
Виды, формы и сроки текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
Виды итоговой аттестации
Код модуля в
составе
дисциплины,
практики и т.п.
Формы текущего контроля
успеваемости
Формы
Сроки
Виды промежуточной
аттестации
Виды
Сроки
ОСНОВНАЯ ТРАЕКТОРИЯ
очная форма обучения
2й год обучения
зачёт, устно,
традиционн
ая форма
по
графику
промеж
уточной
аттестац
ии
(только для программ итоговой
аттестации и дополнительных
образовательных программ)
Виды
Сроки
2.2. Структура и содержание учебных занятий
№
п/п
1
2
3
4
5
Наименование темы (раздела, части)
Вид учебных занятий
Количество
часов
лекции
Введение в аппаратное обеспечение
параллельных и распределенных практические занятия
компьютерных систем.
по методическим материалам
4
4
8
Особенности математических методов лекции
моделирования сложных процессов в
практические занятия
параллельной и распределенной
по методическим материалам
среде.
6
Программные технологии реализации лекции
комплексных задач в параллельной и
практические занятия
распределенной среде.
по методическим материалам
6
Средства представления результатов лекции
моделирования сложных задач в
практические занятия
высокопроизводительном
по методическим материалам
компьютерном окружении.
4
Промежуточная аттестация
промежуточная аттестация
4
по методическим материалам
104
Раздел 3.
3.1.
12
14
16
16
8
10
Обеспечение учебных занятий
Методическое обеспечение
3.1.1 Методические указания по освоению дисциплины
В перерыве между занятиями (при периодичности занятий раз в неделю) необходимо
возвращаться к материалу лекций дважды – первый раз непосредственно после лекции,
отметив все непонятные в конспекте места, второй раз через 2-3 дня, когда слушатель
будет самостоятельно изучать рекомендованную литературу и производить предметный
поиск в Internet. Перед следующим занятием необходимо подготовить лектору вопросы,
которые не удалось разрешить за истекший период.
3.1.2 Методическое обеспечение самостоятельной работы
1. Получение учетной записи в Ресурсном центре «ВЦ СПбГУ», работа с собственной
виртуальной машиной в РЦ ВЦ;
2. Методические материалы РЦ ВЦ (сайт http://cc.spbu.ru)
3. Доступ до сети Интернет с полнотекстовым поиском научной литературы по теме
дисциплины;
4. Педагогическая работа со студентами младших курсов.
3.1.3 Методика проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации и критерии оценивания
По усмотрению преподавателя.
3.1.4 Методические материалы для проведения текущего контроля успеваемости и
промежуточной аттестации (контрольно-измерительные материалы, оценочные
средства)
По усмотрению преподавателя.
3.1.5 Методические материалы для оценки обучающимися содержания и качества
учебного процесса
По усмотрению преподавателя.
3.2.
Кадровое обеспечение
3.2.1 Образование и (или) квалификация штатных преподавателей и иных лиц,
допущенных к проведению учебных занятий
К обучению привлекаются преподаватели, имеющие ученые степени, активно
работающие в различных областях прикладной математики, техники и других разделах
современного естествознания и имеющие публикации в центральных отечественных и
зарубежных научных журналах, обладающие высокой научной квалификацией и
профессиональными знаниями.
Преподаватели, читающие отдельные модули курса (может быть один преподаватель,
однако, целесообразно использовать разных специалистов для чтения различных
модулей), должны иметь практический опыт применения соответствующих технологий в
различных предметных областях.
3.2.2 Обеспечение учебно-вспомогательным и (или) иным персоналом
Необходимо обеспечение УВП в части аппаратной поддержки проведения лекционных и
семинарских занятий (мультимедийный проектор, компьютеры с доступом в Интернет и
т.п.), а также обслуживания компьютерных классов, связанных с ресурсами РЦ ВЦ.
3.3.
Материально-техническое обеспечение
3.3.1 Характеристики аудиторий (помещений, мест) для проведения занятий
Стандартные требования для проведения лекций и семинарских занятий
3.3.2 Характеристики
аудиторного
оборудования,
в
том
числе
неспециализированного компьютерного оборудования и программного обеспечения
общего пользования
Мультимедийный проектор для презентаций и демонстраций, доступ до сети Интернет.
3.3.3 Характеристики специализированного оборудования
Для проведения занятий необходим доступ к вычислительным и прочим ресурсам
ресурсного центра "Вычислительный центр" СПбГУ: многопроцессорным системам с
общей и распределенной памятью, системам хранения данных и др. Данные ресурсы
используются для практических занятий и самостоятельной работы.
3.3.4 Характеристики специализированного программного обеспечения
Различные операционные системы (Linux - STLinux, Suse, Fedora; Unix - AIX, Solaris).
Компиляторы PGI, Lahey. Пакеты для параллельных и распределенных вычислений.
3.3.5 Перечень и объёмы требуемых расходных материалов
Фломастеры цветные, губки, бумага формата А4, канцелярские товары, картриджи
принтеров, диски, флеш-накопители и др. в объёме, необходимом для организации и
проведения занятий, по заявкам преподавателей, подаваемым в установленные сроки
3.4.
Информационное обеспечение
3.4.1 Список обязательной литературы
1. Богданов А.В., Корхов В.В., Мареев В.В., Станкова Е.Н. Архитектуры и топологии
многопроцессорных вычислительных систем. – М.: ИНТУИР.РУ "Интернет-Университет
Информационных Технологий", 2004
2. Робачевский А.М. Операционная система UNIX. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 1999
3. Гергель В.П. Теория и практика параллельных вычислений. – М.: ИНТУИР.РУ
"Интернет-Университет Информационных Технологий", 2007
4. Ортега Дж. Введение в параллельные и векторные методы решения линейных систем.
Пер. с англ. – М.: Мир, 1991.
5. Андрианов С.Н., Дегтярев А.Б. Параллельные и распределенные вычисления. Часть 1.
СПбГУ, 2007.
6. Эндрюс Г.Р. Основы многопоточного, параллельного и распределенного
программирования. Пер.с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003.
3.4.2 Список дополнительной литературы
1. Чан Т. Системное программирование на С++ для UNIX. Пер.с англ. – К.: Издательская
группа BHV, 1997.
2. Grid Computing. Making the Global Infrastructure a Reality. /Ed.F.Berman, G.Fox, T.Hey.
Wiley, 2003.
3. Численные методы, параллельные вычисления и информационные технологии. /под
ред.Вл.В.Воеводина, Е.Е.Тыртышникова, МГУ, 2008.
4. Якобовский М.В. Введение в параллельные методы решения задач. Учебное пособие.
МГУ, 2013
5. Саад Ю. Итерационные методы для разреженных линейных систем. В 2 – х томах. Т. 1. ,
Учебное пособие. СЕРИЯ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ. 2-е издание. МГУ,
2013
6. Зорин А.В. Федоткин М.А. Методы Монте - Карло для параллельных вычислений.
Учебное пособие. МГУ, 2013
7. Толстых М.А., Ибраев Р.А. и др. Модели глобальной атмосферы и Мирового океана:
алгоритмы
и
суперкомпьютерные
технологии.
Учебное
пособие.
СЕРИЯ
СУПЕРКОМПЬЮТЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ. МГУ, 2013
8. Головизин В.М., Зайцев М.А., Карабасов С.А., Короткин И.А. Новые алгоритмы
вычислительной гидродинамики для многопроцессорных вычислительных комплексов.
Монография. Предисл. В. А. Садовничий. МГУ, 2013
9. Соколинский Л.Б. Параллельные системы баз данных. Учебное пособие. СЕРИЯ
СУПЕРКОМПЬЮТЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ МГУ, 2013
10. Лин К. Снайдер Л. Принципы параллельного программирования. Учебное пособие.
МГУ, 2013
3.4.3 Перечень иных информационных источников
Информация, размещенная на сайте МГУ www.parallel.ru и других сайтах, на которые
сайте МГУ есть многочисленные ссылки. Эта информация носит как учебный, так и
научный характер. В частности, лекции Воеводина В.В. полностью приспособлены для
дистанционного обучения
Раздел 4. Разработчики программы
Профессор кафедры КММС, д.т.н., доцент, Дегтярев Александр Борисович