Параллельні обчислювання та GRID технології

Мета дисципліни:

надання студентам необхідних знань з концепції паралельних і розподілених обчислень,
паралельних алгоритмів, організації та управління процесами (потоками), засобів
паралельного та розподіленого програмування

Завдання дисципліни:

У результаті вивчення запропонованої навчальної дисципліни студенти повинні знати наступне:
- методи і засоби програмного забезпечення для паралельних і розподілених комп’ютерних систем;
- надання навичок побудову паралельного алгоритму і виконання його аналізу;
- вироблення вміння самостійно створювати програми з застосуванням процесів
(потоків);
 
 Основні результати навчання
 
Вміти розробляти нові та модифікувати існуючі математичні методи і інформаційні технології та застосовувати в реальних умовах.
Мати здібності до пізнання і оцінки методів інноваційної діяльності та використовувати їх при розробці математичних методів і IT-технологій.
Вміти застосовувати засоби GRID- систем і технологій хмарних обчислень для проведення наукових досліджень.  
 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ЛЗ – лабораторні заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; РГР – розрахунково-графічна робота; ПКО – поточні контрольні опитування; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
 
Л1. Вступ. Поняття паралельних і розподілених обчислень 
ЛЗ1. Освоєння середовища розробки графічних додатків NetВeans IDE 
СРС. К.
 
2 тиждень
Л2. Структури паралельних та розподілених комп’ютерних систем.
Класифікація паралельних систем
СРС. К.
 
3 тиждень
Л3. Моделі паралельних та розподілених обчислень. Основні типи
паралельних програм
ЛЗ2. Створення додатка для паралельних обчислень
СРС. К.
 
4 тиждень
Л4. Представлення паралельних алгоритмів. Алгоритми з необмеженим
паралелізмом. Алгоритми з внутрішнім паралелізмом
ПКО1
СРС. К.
 
5 тиждень
Л5. Обчислювальні процеси та їх синхронізація
ЛЗ3. Керування процесом паралельних обчислень.
СРС. К.
 
6 тиждень
Л6. Процеси. Стан процесу. Взаємодія процесів.
СРС. К.
 
7 тиждень
Л7. Класичні проблеми синхронізації процесів. Атомарні змінні, семафори,
мютекси, події, критичні секції, монітори
ЛЗ4. Паралельні обчислення в багатопроцесорних системах. Технологія Fork-Join
ПКО2
СРС. К.
 
8 тиждень
Л8. Поняття асинхронності. Асинхронна та синхронна передача повідомлень.
МКР1. СРС. К.
 
9 тиждень
Л9. Мови паралельного програмування
ЛЗ5. Розподілені обчислення на базі технології Клієнт-Сервер. Частина 1.
СРС. К.
 
10 тиждень
Л10. Бібліотеки паралельного програмування. Використання бібліотеки
Pthreads.
СРС. К.
 
11 тиждень
Л11. Бібліотека паралельного програмування OpenMP.
ЛЗ6. Розподілені обчислення на базі технології Клієнт-Сервер. Частина 2.
ПКО3
СРС. К.
 
12 тиждень
Л12. Розпаралелення з допомогою бібліотеки MPI.
СРС. К.
 
13 тиждень
Л13. Організації розподіленого зберігання і обробки наборів великих даних з
використанням технології Apache Hadoop. 
ЛЗ7. Розподілені обчислення. Взаємодія паралельних потоків. Частина 1.
СРС. К.
 
14 тиждень
Л14. Розподілена обробка даних.Grid-технології. Хмарні обчислення.
ПКО4
СРС. К.
 
15 тиждень
Л15. Веб – технології розпаралеленої обробки даних. Сучасні фреймворки для
розробки веб-застосунків з елементами розпаралелювання
ЛЗ8. Розподілені обчислення. Взаємодія паралельних потоків. Частина 2.
МКР2. СРС. К.
 
Індивідуальна робота
 
Виконується РГР. 
 
Мета РГР:
 
набуття загальних та спеціальних компетентностей майбутніх магістрів, поглиблення теоретичних знань з теми " Паралельні обчислювання та GRID технології ". Основна ціль РГР: вирішення поставленої практичної навчальної задачі, а саме - надання вмінь керувати процесами, надання вмінь реалізувати взаємодію процесів, формування навичок виконувати моделювання паралельних обчислень, формування навичок створювати та налагоджувати паралельну і розподілену програму.
 
1–7 тижні
 
Отримання завдання. Вирішення поставленої практичної навчальної задачі.
 
8–14 тижні
 
Провести комп’ютерне моделювання Оформити поученні результати.
 
15 тиждень
 
Захист роботи.
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 44 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 15 годин;
2) підготовка до лабораторних занять – 14 годин;
3) виконання РГР – 15 годин;
 
Процедура оцінювання
 
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.
 
Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота складається з теоретичної частини (2 запитання) та практичної частини (1 задача). Відповідь на кожне теоретичне питання оцінюється максимум 10 балами. Правильне розв’язання задачі оцінюється в 10 балів.
 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
 
ПКО1 та ПКО2 – оцінка за кожне 10 балів. Термін проведення 3 та 7 тижні.
МК1. Модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
 
ПКО3 та ПКО4 – оцінка за кожне 10 балів. Термін проведення 11 та 14 тижні.
МК2. Модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень).
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
 
Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

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.