Опубликована: 05.04.2011 | Уровень: для всех | Стоимость: 990.00 руб. | Длительность: 14 дней
Курс посвящен основам разработки параллельных программ с использованием интерфейса обмена сообщениями (MPI Message Passing Interface). Приводятся основные понятия и концепции модели передачи сообщений, рассматривается архитектура MPI.
В курсе дается краткий обзор моделей параллельного программирования и программных реализаций этих моделей, рассматриваются архитектура MPI, привязки к языкам программирования C/C++ и Fortran, структура MPI-программы, настройка среды, компиляция и выполнение MPI-программ, двухточечные обмены, блокирующие и неблокирующие, буферизованные, двух- и односторонние, коллективные обмены – широковещательная рассылка, распределение и сбор данных, операции редукции, синхронизация, работа с группами процессов, интра- и интеркоммуникаторы, пользовательские типы данных и виртуальные топологии.
Цель: Цель курса состоит в приобретении базовых навыков использования интерфейса обмена сообщениями MPI для разработки параллельных приложений.
Необходимые знания: Для выполнения практических заданий предполагается наличие у учащихся навыков программирования на языках C и/или Fortran. Желателен также опыт работы в среде Linux.

План занятий

ЗанятиеЗаголовок <<Дата изучения
-
Лекция 1
Параллельные модели программирования и их программные реализации
В лекции дается краткий обзор учебного курса, даются ссылки на учебно-методическую литературу и источники информации, которые могут быть использованы в рамках данного курса. Затем обсуждаются последовательная и параллельная модели программирования. Рассматриваются различные парадигмы параллельного программирования и соответствующие программные средства (POSIX Threads, Microsoft Windows API, OpenMP, MPI, PVM и т. д.).
Оглавление
    -
    Тест 1
    12 минут
    -
    Лекция 2
    "Архитектура" MPI
    В лекции рассматривается "архитектура" программной реализации MPI на примере MPICH-2. Объясняется роль демона mpd, разбирается настройка пользовательской среды. Приводятся типовые схемы организации параллельных MPI-программ, их структура. Рассматриваются привязки к языкам программирования C и Fortran, а также способы компиляции и запуска MPI-программ. Лекция включает выполнение практических заданий.
    Оглавление
      -
      Тест 2
      12 минут
      -
      Лекция 3
      Двухточечные обмены в MPI
      В лекции обсуждаются средства организации двухточечных обменов. Рассматриваются различные режимы блокирующих двухсторонних обменов, их реализация в MPI, приводятся примеры использования. Основное внимание уделяется стандартным обменам, обменам с буферизацией и "по готовности". Рассматриваются функции "приёмопередачи", а также возможные проблемы при организации двухточечных обменов.
      Оглавление
        -
        Тест 3
        18 минут
        -
        Лекция 4
        Неблокирующие двухточечные обмены
        В лекции описываются средства организации неблокирующих двухточечных обменов. Рассматриваются операции неблокирующих отправки и приёма сообщений, процедуры-пробники. Даются примеры использования неблокирующих операций.
        Оглавление
          -
          Тест 4
          18 минут
          -
          Лекция 5
          Коллективные обмены
          В лекции рассматриваются коллективные обмены. Среди них – широковещательная рассылка. Обсуждаются операции распределения и сбора данных, а также операции приведения (редукции). Внимание уделяется также роли синхронизации в параллельном программировании и средствам синхронизации в MPI.
          Оглавление
            -
            Тест 5
            18 минут
            -
            Лекция 6
            Группы процессов и коммуникаторы
            В лекции рассматриваются средства организации групп процессов и соответствующих им коммуникаторов. Речь идёт об интра- и интеркоммуникаторах. Разбираются примеры использования коллективных обменов в производных группах процессов, а также обмена между группами процессов.
            Оглавление
              -
              Тест 6
              18 минут
              -
              Лекция 7
              Пользовательские типы. Виртуальные топологии
              В лекции рассматриваются методы работы с пользовательскими типами данных. Пользовательские типы позволяют обойти некоторые ограничения MPI. Разъясняются такие вопросы, как построение карты типа, его регистрация и аннулирование. Обсуждаются примеры использования пользовательских типов в MPI-программах. Рассматриваются также виртуальные топологии, которыми могут быть наделены группы процессов, относящихся к MPI-программе. Основное внимание уделяется декартовым топологиям. Приводятся примеры.
              Оглавление
                -
                Тест 7
                18 минут
                -
                Лекция 8
                Другие возможности MPI
                В заключительной лекции дается краткий обзор тех возможностей MPI, которые не рассматривались в предыдущих лекциях. Среди них односторонние обмены, дополнительные вопросы организации коллективных обменов, а также средства управления процессами из MPI-программы в процессе ее выполнения.
                Оглавление
                  -
                  Тест 8
                  12 минут
                  -
                  5 часов
                  -