Сисеми розподілених та кластерних обчислень

Мета дисципліни є формування у висококваліфікованих фахівців з інженерії програмного забезпечення, сучасного рівня інформаційної та цифрової культури, закласти розуміння проблематики організації кластерних і розподілених обчислень, статичного «розпаралелювання», заснованого на розумінні інформаційної структури програм, математичних моделей, методів, технологій розподілених і кластерних обчислень для багатопроцесорних систем у достатньому обсязі для успішної реалізації досліджень у цій галузі. Забезпечити знання теоретичних і практичних основ Grid- та хмарних технологій; отримання необхідного рівня знань і набуття практичних умінь і навичок з використання розподілених обчислень, віртуалізації серверних систем, створення програмних продуктів для проведення складних обчислень в локальних та глобальних мережах. Формування теоретичних знань і придбання практичних умінь і навичок з питань використання технологій розподілених обчислень, віртуалізації серверних систем, проектування корпоративних обчислювальних систем та застосування кластерних і гетерогенних розподілених обчислювальних систем для проведення наукових досліджень. Закласти розуміння проблематики організації паралельних, розподілених та кластерних обчислень, статичного «розпаралелювання», заснованого на розумінні інформаційної структури програм, математичних моделей, методів, технологій розподілених і паралельних обчислень для багатопроцесорних систем в обсязі, достатньому для успішної реалізації досліджень в цій області. Задачі дисципліни є: формування у здобувачів знань у галузі технологій управління ресурсами віддалених розподілених систем; формування у здобувачів компетенції з використання стандартів та технологій залучення та застосування розподілених комп’ютерних ресурсів, що надаються за замовленням, для проведення наукових досліджень та використання обчислювального середовища організацій від рівня стартапу до корпорації; отримання компетентностей щодо вибору архітектури та побудови приватних та гібридних систем хмарних обчислень, встановлення та конфігурування спеціального програмного забезпечення для роботи у середовищі хмарних систем; набуття компетенцій, знань, умінь та навиків на рівні сучасних досягнень у технологіях розподілених систем та паралельних обчислень; реалізація синхронних або асинхронних паралельних процесів з використанням бібліотеки OpenMP, стандартними засобами мов програмування C++, Java та технології MapReduce для розподілених обчислень; розробка складних програмних систем на основі сучасних програмних інструментів і технологій паралельних, розподілених та кластерних обчислень; формування знань архітектури та класифікації паралельних, розподілених та кластерних обчислювальних систем.
 
 
Основні результати навчання
 
Аналізувати дані проведених експериментів в галузі інженерії програмного забезпечення, що вимагає застосування потужних обчислювальних ресурсів, наприклад, grid­обчислень. Володіти навичками системного підходу до рішення прикладних задач щодо підвищення ефективності функціонування об'єктів дослідження і розробки. Уміти аналізувати трудомісткість алгоритмів і обчислювальні витрати на їх реалізацію та володіти навичками використання різних мов програмування для розробки програм. Уміти тестувати програми, оцінювати їх якість з урахуванням стандартів та володіти навичками виявлення і документування дефектів програм. 
 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять

Л – лекційні заняття; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; К – консультації викладача; МКР – модульна контрольна робота.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л1. Основні поняття про паралельні та розподілені обчислення.
Л2. Паралельне програмування з використанням технології OpenMP.
СРЗ, К

2 тиждень
Л3. Архітектура паралельних обчислювальних систем.
СРЗ, К.

3 тиждень
Л4. Предмет розподілених обчислень.
Л5. Моделі розподілених обчислень та їх представлення.
СРЗ, К

4 тиждень
Л6. Взаємодія у розподілених системах.
СРЗ, К.

5 тиждень
Л7. Кластерні системи, спрямовані на високопродуктивні обчислення.
Л8. Принципи побудови розподілених систем об`єктів.
СРЗ, К

6 тиждень
Л9. Grid-системи та їх архітектура.
СРЗ, К.

7 тиждень
Л10. Кластерний аналіз та похибки Grid-систем.
Л11. Відмовостійкість розподілених обчислювальних систем.
СРЗ, К, МКР1
 
8 тиждень
Л12. Основні поняття та класифікація систем хмарних обчислень.
СРЗ, К.

9 тиждень
Л13. Базові складові хмарних обчислень.
Л14. Принципи побудови та застосування продуктивних обчислювальних кластерів.
СРЗ, К
 
10 тиждень 
Л15. Основи функціонування центрів обробки даних.
СРЗ, К.

11 тиждень
Л16. Принципи побудови продуктивних обчислювальних кластерів в хмарних системах.
Л17. Інформаційна безпека хмарних обчислень.
СРЗ, К
 
12 тиждень
Л18. Основні сценарії застосування технологій хмарних обчислень.
СРЗ, К.

13 тиждень
Л19. Хмарна платформа Microsoft Azure.
Л20. Організація розподілених обчислень та CLOUD-технології сучасних комп’ютерних систем.
СРЗ, К

14 тиждень
Л21. Інфраструктура Amazon Web Services.
СРЗ, К. 

15 тиждень
Л22. Загальний огляд сучасних платформ хмарних обчислень.
Л23. Створення розподілених обчислювальних систем за технологією Amazon Web Services.
СРЗ, К, МКР2

Індивідуальна робота
 
Не передбачена

Самостійна робота

Самостійна робота становить 104 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт: 1) підготовка до лекційних занять – 74 годин; 2) підготовка до іспиту – 30 годин.

Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних занять. Кожна з двох Модульних контрольних робіт (МКР№1 та МКР№2) складається з теоретичних та практичних частин. Теоретична частина оцінюється в 25 балів, по 5 балів кожне питання рівної складності, та практична частина, яка оцінюється в 25 балів. Загальна оцінка за кожну з модульних робіт може складати 50 балів. Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів.
Семестровий модуль № 1
МК1. Модульна контрольна робота – 50 балів (7 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.
Семестровий модуль № 2
МК2. Модульна контрольна робота – 50 балів (15 тиждень).
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів. Підсумковим контролем є відповідь на екзаменаційний білет, який складається з теоретичної та практичної частин. Максимальна оцінка за правильне виконання теоретичної частини, яка складається з двох питань рівної складності по 30 балів, може складати 60 балів. Максимальна оцінка за правильне виконання практичної частини становить 40 балів. Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів.

Умови допуску до підсумкового контролю
*
До екзамену допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60%. Складання/перескладання екзамену організовується за встановленим деканатом розкладом.
*
*
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. 
*
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
*
Відсутність здобувача на контрольній роботі або на екзамені відповідає оцінці «0».
 
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.