Přednášky:
Úvod do problematiky.
Motivace paralelizace, historické poznámky a současné trendy. Souvislost s HPC -
High Performance Computing. Vymezení oblastí zájmu. Rekapitulace předpokládaných vědomostí.
Paralelní výpočetní systémy.
Flynnova klasifikace a dělení z hlediska paměti. Užívaná terminologie. Přehled technických řešení. Příklady superpočítačů. Klastry.
Propojovací subsystémy.
Technická řešení (sběrnice, hyperkrychle, vícestupňová síť atd.). Důsledky pro
návrh paralelních algoritmů.
Uvedení do programování paralelních aplikací.
Programové modely (přehled): předávání zpráv, sdílení proměnných, datově
paralelní přístup. Příklady. Implementační prostředky. Postup při vytváření
paralelní aplikace.
Model předávání zpráv.
Principy a charakteristiky. Druhy komunikace, základní pojmy. Implementační
předpoklady. Systémy předávání zpráv, jejich hlavní reprezentanti.
Parallel Virtual Machine.
Úvod do PVM, historické poznámky. Komponenty a uživatelské rozhraní.
Implementace na dostupných platformách (Termit, IBM SP). Ilustrativní příklad.
Parallel Virtual Machine (pokračování)
Přehled konstruktů a knihovních procedur: řízení procesů, získávání informací,
předávání zpráv aj. Řešení kolektivní komunikace. Pokročilé techniky.
Vývoj paralelních algoritmů.
Dekompozice datová, funkční. Komunikační analýza. Aglomerace. Mapovaní na
procesory. Techniky vyvažování zátěže. Příklady, perfektně paralelní úlohy.
Message Passing Interface.
Vznik standardu MPI a jeho vývoj. Porovnání s PVM, specifika (odvozené datové
typy, virtuální topologie apod.)
Analýza paralelních algoritmů.
Výkonnostní modely, metriky. Kvantifikace doby provádění. Urychlení,
účinnost a cena. Superlineární urychlení. Amdahlův zákon. Experimentální studie.
Analýza paralelních algoritmů (pokračování).
Škálovatelnost, pevná a proměnná velikost problému. Asymptotická analýza.
Programování symetrických multiprocesorů.
Technické předpoklady. Nízkoúrovňové prostředky, vazby na operační systém.
Programování na bázi vláken.
Standard OpenMP.
Motivační a historické poznámky. Konstrukty (paralelní oblasti, direktivy pro
rozdělení výpočetní zátěže, synchronizace a zamykání...). Příklad.
Vybrané paralelní algoritmy.
Algoritmy numerické matematiky, třídění, grafové algoritmy aj. Shrnutí a
trendy. Další prostředky pro vývoj paralelních aplikací (ADA, High Performance
Fortran apod.). Vývoj v oblasti hardwaru. Paralelní programování na osobních
počítačích.
Počítačové laboratoře:
Organizace cvičení. Úlohy na "paralelní myšlení"
Seznámení s pracovním prostředím a výpočetními systémy.
Multiprocesor Quad a klastry Termit (Ultra): podpora paralelního programování, implementace PVM.
Vytváření paralelních programů pod PVM.
Řízení PVM. Spuštění virtuálního stroje. Kompilace a běh PVM programů.
Jednoduché programy pod PVM.
Programy typu SPMD. Techniky předávání zpráv. Měření časů.
Datová dekompozice.
Perfektne paralelni uloha. Paralelizace numerické integrace.
Datová dekompozice (pokr.).
Dynamická tvorba procesů.
Funkční dekompozice.
Simulace technologických procesů. Blokovací a neblokovací příjem.
Kolektivní komunikace v PVM. XPVM.
Problematika ladění. Vizualizace běhu paralelní aplikace (XPVM).
Analýza algoritmů.
Výkonnostní model doby běhu Jacobiho metody konečných diferencí v 3D.
MPI.
Dostupné implementace MPI: MPICH, LAM (Termit, Quad). Demonstrační příklad.
MPI (pokr.).
Kolektivni komunikace
Pokročilé techniky.
Program pro paralelní výpočet teplotního průběhu.
Referaty.
Prezentace semestrálních projektů.
Úvod do problematiky.
Motivace paralelizace, historické poznámky a současné trendy. Souvislost s HPC -
High Performance Computing. Vymezení oblastí zájmu. Rekapitulace předpokládaných vědomostí.
Paralelní výpočetní systémy.
Flynnova klasifikace a dělení z hlediska paměti. Užívaná terminologie. Přehled technických řešení. Příklady superpočítačů. Klastry.
Propojovací subsystémy.
Technická řešení (sběrnice, hyperkrychle, vícestupňová síť atd.). Důsledky pro
návrh paralelních algoritmů.
Uvedení do programování paralelních aplikací.
Programové modely (přehled): předávání zpráv, sdílení proměnných, datově
paralelní přístup. Příklady. Implementační prostředky. Postup při vytváření
paralelní aplikace.
Model předávání zpráv.
Principy a charakteristiky. Druhy komunikace, základní pojmy. Implementační
předpoklady. Systémy předávání zpráv, jejich hlavní reprezentanti.
Parallel Virtual Machine.
Úvod do PVM, historické poznámky. Komponenty a uživatelské rozhraní.
Implementace na dostupných platformách (Termit, IBM SP). Ilustrativní příklad.
Parallel Virtual Machine (pokračování)
Přehled konstruktů a knihovních procedur: řízení procesů, získávání informací,
předávání zpráv aj. Řešení kolektivní komunikace. Pokročilé techniky.
Vývoj paralelních algoritmů.
Dekompozice datová, funkční. Komunikační analýza. Aglomerace. Mapovaní na
procesory. Techniky vyvažování zátěže. Příklady, perfektně paralelní úlohy.
Message Passing Interface.
Vznik standardu MPI a jeho vývoj. Porovnání s PVM, specifika (odvozené datové
typy, virtuální topologie apod.)
Analýza paralelních algoritmů.
Výkonnostní modely, metriky. Kvantifikace doby provádění. Urychlení,
účinnost a cena. Superlineární urychlení. Amdahlův zákon. Experimentální studie.
Analýza paralelních algoritmů (pokračování).
Škálovatelnost, pevná a proměnná velikost problému. Asymptotická analýza.
Programování symetrických multiprocesorů.
Technické předpoklady. Nízkoúrovňové prostředky, vazby na operační systém.
Programování na bázi vláken.
Standard OpenMP.
Motivační a historické poznámky. Konstrukty (paralelní oblasti, direktivy pro
rozdělení výpočetní zátěže, synchronizace a zamykání...). Příklad.
Vybrané paralelní algoritmy.
Algoritmy numerické matematiky, třídění, grafové algoritmy aj. Shrnutí a
trendy. Další prostředky pro vývoj paralelních aplikací (ADA, High Performance
Fortran apod.). Vývoj v oblasti hardwaru. Paralelní programování na osobních
počítačích.
Počítačové laboratoře:
Organizace cvičení. Úlohy na "paralelní myšlení"
Seznámení s pracovním prostředím a výpočetními systémy.
Multiprocesor Quad a klastry Termit (Ultra): podpora paralelního programování, implementace PVM.
Vytváření paralelních programů pod PVM.
Řízení PVM. Spuštění virtuálního stroje. Kompilace a běh PVM programů.
Jednoduché programy pod PVM.
Programy typu SPMD. Techniky předávání zpráv. Měření časů.
Datová dekompozice.
Perfektne paralelni uloha. Paralelizace numerické integrace.
Datová dekompozice (pokr.).
Dynamická tvorba procesů.
Funkční dekompozice.
Simulace technologických procesů. Blokovací a neblokovací příjem.
Kolektivní komunikace v PVM. XPVM.
Problematika ladění. Vizualizace běhu paralelní aplikace (XPVM).
Analýza algoritmů.
Výkonnostní model doby běhu Jacobiho metody konečných diferencí v 3D.
MPI.
Dostupné implementace MPI: MPICH, LAM (Termit, Quad). Demonstrační příklad.
MPI (pokr.).
Kolektivni komunikace
Pokročilé techniky.
Program pro paralelní výpočet teplotního průběhu.
Referaty.
Prezentace semestrálních projektů.