Основи розподілених обчислень

Анотація навчальної дисципліни
Мета вивчення дисципліни:
Вивчення  математичних  моделей,  методів  та  технологій паралельного  програмування  багатопроцесорних  обчислювальних  систем  в об’ємі, що буде достатнім для успішного початку робіт в області паралельного програмування.
Практичне значення та використання отриманих знань:
Здатність використовувати та впроваджувати нові технології, включаючи технології розумних, мобільних, зелених і безпечних обчислень, брати участь в модернізації та реконструкції комп’ютерних систем та мереж, різноманітних вбудованих і розподілених додатків, зокрема з метою підвищення їх ефективності

Тематика та види навчальних занять
Для денної форми здобуття освіти
Лекція 1. Загальні поняття 
Лекція 2. Класифікація багатопроцесорних обчислювальних систем 
Лекція 3. Моделювання і аналіз паралельних обчислень 
Лекція 4. Показники ефективності паралельного алгоритму.  
Лекція 5. Оцінка комунікаційної трудомісткості паралельних алгоритмів. 
Лекція 6. Аналіз трудомісткості основних операцій передачі даних. 
Лекція 7. Основні етапи проектування і розробки методів паралельних обчислень.  
Лекція 8. Процеси (потоки). 
Лекція 9. Основи паралельного програмування для багатоядерних систем. 
Лекція 10. Організація взаємодії паралельно виконуваних програм за допомогою MPI  
Лекція 11. Управління обміном повідомлень між процесами. 
Лекція 12. Режими передачі повідомлень  
Лекція 13. Базові типи даних в MPI.  
Лекція 14. Паралельні чисельні алгоритми лінійної алгебри. 
Лекція 15. Методи обчислення твору матриць з використанням різних схем розбиття матриць.
Лабораторні заняття
Лабораторне заняття 1. Вивчення функцій і можливостей програми ПараЛаб.  
Мета заняття: Опанування методикою м-делювання топології взаємодії процесів. 
Лабораторне заняття 2.  Моделювання  топології  взаємодії  процесів 
Мета заняття: Закріплення  методів  оцінкі ефективності  паралельних обчислень. 
Лабораторне заняття 3.  Оцінка комунікаційної трудомісткості паралельних алгоритмів 
Мета заняття: Закріплення методів оцінкі комунікаційної трудомісткості паралельних алгоритмів. 
Лабораторне заняття 4.  Оцінка комунікаційної трудомісткості паралельних алгоритмів 
Мета заняття: Вивчити та засвоїти основні оцінкі комунікаційної трудомісткості паралельних алгоритмів. 
Лабораторне заняття 5. Основні команди і функції програмної оболонки MPICH  
Ознайомлення з основними командами і функціями програмного середовища MPICH. 
Лабораторне заняття 6. Розробка паралельних програм з використанням інтерфейсу передачі повідомлень MPI.  
Мета заняття: Ознайомлення з основними командами і функціями програмного середовища MPI. 
Лабораторне заняття 7.  Розробка  паралельного  алгоритму множення  вектора  на  матрицю,  стрічковий  алгоритм.  
Мета заняття: Отримання навиків вирішення обчислювально-трудомістких завдань.

Для заочної форми навчання
Лекційні заняття
Лекція 1. Загальні поняття 
Лекція 2. Класифікація багатопроцесорних обчислювальних систем 
Лабораторні заняття
Лабораторне заняття 1. Вивчення функцій і можливостей програми ПараЛаб.  
Мета заняття: Опанування методикою м-делювання топології взаємодії процесів. 
Лабораторне заняття 2.  Моделювання  топології  взаємодії  процесів 
Мета заняття: Закріплення  методів  оцінкі ефективності  паралельних обчислень. 

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.

 Індивідуальна робота
не передбачено

 Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
Для денної форми здобуття освіти
Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою, яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.

Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та лабораторних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи та 2 контрольних опитування.
Модульні контрольні роботи №1, №2  виконуються у письмовій формі. Максимальна оцінка за бездоганне виконання становить 30 балів.
Модульна робота складається з теоретичної частини (у формі тестових запитань) та практичної частини. Максимальна оцінка за правильне виконання теоретичної частини  модульні контрольні роботи №1 становить 15 балів, та за правильне виконання практичної частини становить 15 балів. Максимальна оцінка за правильне виконання теоретичної частини  модульні контрольні роботи №2 становить 10 балів, та за правильне виконання практичної частини становить 20 балів. 
Кількість тестових запитань модульні контрольні роботи №1 – 15, модульні контрольні роботи №2 – 10. Кожна правильна відповідь оцінюється в 1 бал.
Правильне виконання практичної частини модульної контрольної роботи №1 – оцінюється в 15 балів, модульної контрольної роботи №2 – оцінюється в 20 балів. 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:

Модуль 1
Контрольне опитування 1. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 6 тиждень.
Лабораторні заняття. Оцінка за виконання – 15 балів. Термін надання – 2, 4, 6, 8 тиждень.
Модульна контрольна робота 1. Модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Модуль 2
Контрольне опитування 2. Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 12 тиждень.
Лабораторні заняття. Оцінка за виконання – 15 балів. Термін надання – 10, 12, 14 тиждень.
Модульна контрольна робота 2. Модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень).

Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
Підсумковим контролем з дисципліни є залік за результатами виконаних лабораторних робіт та модульних контрольних робіт. 
Складання/перескладання заліків відбувається за встановленим деканатом розкладом.

Для заочної форми здобуття освіти
1. Одна контрольна робота. Бездоганне виконання роботи становить 40 балів;
2. Лабораторні завдання. Здобувач повинен проявити свою творчість і креативність; поглибити інтерес до вирішення технічних інженерних задач. Бездоганне виконання завдань лабораторних робіт оцінюється у 30 балів за кожну роботу.

Підсумковий контроль – залік. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.

 Політика освітнього процесу та умови допуску до підсумкового контролю
Здобувач зобов'язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю, з метою з'ясування всіх не зрозумілих під час самостійної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності.
Викладач на першому аудиторному занятті надає повну інформацію щодо усіх складових дисципліни, роз'яснює кількісне та якісне наповнення змістовних модулів, рекомендує відповідну фахову літературу, інформує щодо критеріїв оцінювання рівня навчальних досягнень здобувача з усіх видів та форм навчання та термінів контрольних заходів. 
Викладач здійснює консультації відповідно до затвердженого завідувачем кафедри графіка консультацій.
Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
Відсутність здобувача на екзамені або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.