Wierk - Wydział Informatyki, Elektroniczne Ramy Kwalifikacji

Wydział Informatyki
Kierunek studiów	Informatyka							Poziom i forma studiów	drugiego stopnia niestacjonarne
Specjalność / Ścieżka dyplomowania	Systemy Inteligentne							Profil kształcenia	ogólnoakademicki
Nazwa przedmiotu	Obliczenia równoległe							Kod przedmiotu	INZ2OBR
								Rodzaj przedmiotu	obowiązkowy
Forma zajęć i liczba godzin	W	Ć	L	P	Ps	T	S	Semestr	2
	10				20			Punkty ECTS	4
Przedmioty wprowadzające
Cele przedmiotu	Umiejętność budowy aplikacji równoległych dla systemów ze wspólną pamięcią w standardzie OpenMP. Umiejętność budowy aplikacji równoległych dla systemów z przesyłaniem komunikatów w standardzie MPI. Umiejętność zrównoleglania wybranych algorytmów z wykorzystaniem procesorów graficznych GPU.
Treści programowe	Wykład: 1. Wprowadzenie do problematyki systemów równoległych. 2. Architektury maszyn równoległych. 3. Wprowadzenie do standardu MPI: operacje punkt-do-punktu. 4. Przykład nietrywialnej aplikacji MPI: zbiór Mandelbrota. 5. Operacje kolektywne MPI. 6. Pozostałe funkcje MPI. 7. Omówienie standardu OpenMP. Cześć I. 8. Omówienie standardu OpenMP. Cześć II. 9. Mechanizm zadań w OpenMP. 10. Podstawy programowania akceleratorów GPU. Wątki i bloki wątków. 11. Hierarchiczna organizacja pamięci GPU. Optymalne wykorzystanie pamięci podręcznych. 12. Wykorzystanie wielu akceleratorów. Łączenie akceleracji GPU z MPI/OpenMP. 13. Modelowanie skalowalności programów równoległych. 14. Równoległe algorytmy sortowania. 15. Równoległe algorytmy numeryczne. Pracownia specjalistyczna: 1. Projekt i implementacja prostego programu typu "ping-pong", w którym para procesów wymienia dane. 2. Projekt i implementacja jednego wybranego nietrywialnego algorytmu równoległego w standardach MPI/OpenMP. 2. Zrównoleglenie jednego wybranego nietrywialnego algorytmu równoległego dla akceleratorów GPU. 3. Badania symulacyjne skalowalności i wydajności algorytmów na klastrze obliczeniowym z akceleratorami GPU.
Metody dydaktyczne	wykład problemowy, programowanie z użyciem komputera,
Forma zaliczenia	Wykład - egzamin pisemny. Pracownia specjalistyczna - jedno zadanie wprowadzające, przygotowanie i obrona dwóch projektów.
Symbol efektu uczenia się	Zakładane efekty uczenia się								Odniesienie do kierunkowych efektów uczenia się
EU1	zna i stosuje zasady programowania przy pomocy standardu MPI								INF2_W03 INF2_W06
EU2	zna i wykorzystuje zasady programowania przy pomocy standardu OpenMP								INF2_W03 INF2_W06
EU3	posiada umiejętność zrównoleglania algorytmów sekwencyjnych i analizy algorytmów równoległych								INF2_U04
EU4	posiada umiejętność zrównoleglania algorytmów dla akceleratorów GPU								INF2_U04
Symbol efektu uczenia się	Sposób weryfikacji efektu uczenia się								Forma zajęć na której zachodzi weryfikacja
EU1	egzamin pisemny, prezentacja i obrona projektu programistycznego								W, Ps
EU2	egzamin pisemny, prezentacja i obrona projektu programistycznego								W, Ps
EU3	prezentacja i obrona projektu programistycznego								Ps
EU4	prezentacja i obrona projektu programistycznego								Ps
Bilans nakładu pracy studenta (w godzinach)									Liczba godz.
Wyliczenie
	1 - Udział w wykładach - 10x1h								10
	2 - Udział w pracowni specjalistycznej - 10x2h								20
	3 - Praca nad projektami w domu (w tym przygotowanie sprawozdań z projektów)								60
	4 - Udział w konsultacjach								2
	5 - Przygotowanie do egzaminu								6
	6 - Udział w egzaminie								2
RAZEM:									100
Wskaźniki ilościowe									GODZINY	ECTS
Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela									34 (6)+(1)+(4)+(2)	1.4
Nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym									80 (3)+(2)	3.2
Literatura podstawowa	1. Z. Czech, Wprowadzenie do obliczeń równoległych, Wydaw. Naukowe PWN, 2013. 2. D. B. Kirk, W. W. Hwu, Programming massively parallel processors: a hands-on approach, 3rd edition, Elsevier/Morgan Kaufmann, 2017.
Literatura uzupełniająca	1 W. Gropp, E. Lusk, A. Skjellum, Using MPI, 2nd edition, Mit Press, 1999. 2. B. Chapman, G. Jost, A. R. van Der Pas, D. J. Kuck, Using OpenMP: Portable Shared Memory Parallel Programming, MIT Press, 2007. 3. A. Grama, A. Gupta, G. Karypis, V. Kumar, Introduction to Parallel Computing, Addison - Wesley, 2003. 4. B. Wilkinson, M. Allen, Parallel programming: Techniques and Applications Using Networked Workstations and Parallel Computers, Prentice Hall, 1999.
Jednostka realizująca	Katedra Oprogramowania								Data opracowania programu
Program opracował(a)	dr hab. inż. Wojciech Kwedlo								2020.05.22