„Vysoce výkonné počítačové systémy a aplikace“ - kurz 40 000 rublů. z MSU, školení 8 týdnů. (2 měsíce), Datum: 27. listopadu 2023.
Různé / / November 27, 2023
Účel Realizace programu je základním školením pro jednotlivce, kteří chtějí získat znalosti a dovednosti ve vývoji vysoce výkonných aplikací pro superpočítače.
Program studuje základní koncepty a principy konstrukce superpočítačových systémů, architekturu a funkčnost softwaru superpočítačového systému, Technologie paralelního programování MPI a OpenMP, metody pro ladění a ladění účinnosti paralelních programů pro superpočítače využívající technologie MPI message pass a OpenMP.
Zvláštní pozornost je věnována studiu a praktickému vývoji studovaných technologií a používaných metod vytváření paralelních programů na příkladu superpočítačů instalovaných na Moskevské státní univerzitě: systémy Lomonosov a Blue Gene/P. Zejména jsou studovány vlastnosti používání moderních kompilátorů pro programovací jazyky C, C++, Fortran nainstalované na těchto systémech, použití paralelní matematické knihovny, instrumentální systémy pro ladění a nastavování účinnosti paralelních programů, metody pro organizaci paralelní práce s soubory.
Forma studia
Plný úvazek
Rozsah programu (akademické hodiny)
Celkem - 72
Učebna - 60
Požadavky na přijetí: osoby s vysokoškolským vzděláním, odborná činnost - vědci v oblasti informačních a komunikačních technologií, využití matematického modelování vysoce výkonné výpočetní systémy, učitelé vysokých škol, inženýři a techničtí pracovníci organizací spojených s používáním vysoce výkonných počítačů technika.
Výsledky učení:
Znalost technologií paralelního programování MPI a OpenMP, práce se superpočítači a informačními sítěmi; porozumění principům konstrukce superpočítačových architektur a jejich software, znalost základních metod a nástrojů pro vývoj paralelních programů pro superpočítače.
V důsledku zvládnutí kurzu by student měl:
vědět:
· základy metod pro vývoj paralelních programů pro superpočítače;
· principy návrhu architektury superpočítačů;
· specifikace technologie paralelního programování MPI-1 a MPI-2, složení a vlastnosti různých otevřených knihoven, které implementují standardy MPI;
· Direktivy a funkce OpenMP;
· základní pojmy a směrnice systémů řízení úloh pro superpočítače;
· metody vzdáleného přístupu k superpočítačům, protokoly ssh a ftp pro vzdálený přístup a kopírování informací;
· metody hodnocení účinnosti paralelních programů
být schopný:
· efektivně aplikovat studované technologie v praxi vývoje paralelních programů pro superpočítače Lomonosov a Blue Gene/P.
Vlastní technologie pro vývoj paralelních programů pro superpočítače.
Modul 1. Úvod do problematiky vysoce výkonných počítačů.
1.1. Základní definice a základní pojmy.
1.2. Odůvodnění potřeby vývoje superpočítačů. Úkoly „Velká výzva“.
1.3. Hlavní směry vývoje superpočítačových technologií. Problémy exaflop computingu.
1.4. Ukázkové problémy
2. Principy navrhování architektur pro vysoce výkonné výpočetní systémy.
2.1. Základní prvky architektur víceprocesorových výpočetních systémů.
2.1.1. Uzly procesoru. Příklady implementací.
2.1.2. Víceúrovňová organizace paměti superpočítačů.
2.1.3. Metody implementace komunikačních subsystémů procesorových uzlů.
2.1.4. Metody hardwarové organizace vstupně-výstupních systémů.
2.2. Přehled architektur víceprocesorových výpočetních systémů.
2.2.1. Víceprocesorové systémy se sdílenou pamětí.
2.2.2. Víceprocesorové systémy s distribuovanou pamětí.
2.2.3. Heterogenní vysoce výkonné výpočetní systémy
2.2.4. Masivně paralelní výpočetní systémy.
2.2.5. Klastrové systémy.
2.3. Metody hodnocení výkonnosti výpočetních systémů.
2.4. Trendy ve vývoji vysoce výkonných výpočetních systémů. Moorův zákon. Top500 a Top50 seznam.
2.5. Příklady architektur vysoce výkonných výpočetních systémů.
2.5.1. Architektura superpočítače Moskevské státní univerzity "Lomonosov"
2.5.2. Architektura multiprocesorového systému sdílené paměti IBM Regatta.
2.5.3. Architektura masivně paralelního výpočetního systému BlueGene/P
3. Základní prvky softwaru pro víceprocesorové výpočetní systémy.
3.1. OS .
3.2. Paralelní souborové systémy.
3.3. Systémy řízení práce.
3.4. Paralelní matematické knihovny.
3.5. Programovací systémy a nástrojová prostředí pro vývoj a ladění paralelních programů.
3.6. Software pro superpočítač Lomonosov, BlueGene/P.
Modul 2 Základy technologie OpenMP.
2.1 Základní pojmy. Sekundární funkce. Paralelní a sekvenční oblasti. Rozdělení práce. Paralelní smyčky.
2.2 Paralelní řezy. Úkoly. Metody synchronizace.
Modul 3. Základy technologie předávání zpráv MPI.
3.1. Standardy MPI: implementace, směry vývoje.
3.2. Základní pojmy, principy konstrukce paralelních programů pomocí technologie MPI.
3.3. Koncept režimů přenosu zpráv.
3.4. Organizace výměn z bodu do bodu.
3.5. Kolektivní MPI operace.
3.6. Odvozené datové typy.
3.7. Virtuální topologie a operace na komunikátorech.
3.8. Interkomunikátory. Jednosměrná komunikace. Chyba při zpracování.
3.9. Dynamické řízení procesů. Paralelní I/O.