„Sisteme și aplicații de calcul de înaltă performanță” - curs 40.000 de ruble. de la MSU, antrenament 8 săptămâni. (2 luni), Data: 27 noiembrie 2023.
Miscelaneu / / November 27, 2023
Scop Implementarea programului este formarea de bază pentru persoanele care doresc să dobândească cunoștințe și abilități în dezvoltarea de aplicații de înaltă performanță pentru supercalculatoare.
Programul studiază conceptele și principiile de bază ale construirii sistemelor de supercomputer, arhitectura și funcționalitatea software-ului sistemului de supercomputer, Tehnologii de programare paralelă MPI și OpenMP, metode de depanare și reglare a eficienței programelor paralele pentru supercalculatoare care utilizează tehnologii de transmitere a mesajelor MPI și OpenMP.
O atenție deosebită se acordă studiului și dezvoltării practice a tehnologiilor studiate și metodelor utilizate construirea de programe paralele folosind exemplul supercalculatoarelor instalate la Universitatea de Stat din Moscova: sistemele Lomonosov și Blue Gene/P. În special, sunt studiate caracteristicile utilizării compilatoarelor moderne pentru limbajele de programare C, C++, Fortran instalate pe aceste sisteme, utilizarea biblioteci matematice paralele, sisteme instrumentale de depanare și ajustare a eficienței programelor paralele, metode de organizare a lucrului paralel cu fișiere.
Forma de studiu
Cu normă întreagă
Domeniul de aplicare al programului (ore academice)
Total - 72
Sala de clasă - 60
Criterii de admitere: persoane cu studii superioare, activitate profesională - oameni de știință în domeniul tehnologiilor informației și comunicațiilor, modelării matematice folosind sisteme de calcul de înaltă performanță, profesori ai instituțiilor de învățământ superior, lucrători ingineri și tehnici ai organizațiilor asociate cu utilizarea calculatoarelor de înaltă performanță tehnologie.
Rezultatele invatarii:
Cunoștințe în tehnologiile de programare paralelă MPI și OpenMP, lucrând cu supercalculatoare și rețele de informații; înțelegerea principiilor de construire a arhitecturilor de supercalculatoare și a software-ului acestora, cunoașterea metodelor și instrumentelor de bază pentru dezvoltarea de programe paralele pentru supercalculatoare.
Ca urmare a stăpânirii cursului, studentul ar trebui:
stiu:
· fundamente ale metodelor de dezvoltare a programelor paralele pentru supercalculatoare;
· principii de proiectare a arhitecturii supercomputerelor;
· specificarea tehnologiei de programare paralelă MPI-1 și MPI-2, compoziția și caracteristicile diferitelor biblioteci deschise care implementează standardele MPI;
· Directive și funcții OpenMP;
· concepte de bază și directive ale sistemelor de management al sarcinilor pentru supercalculatoare;
· metode de acces la distanță la supercalculatoare, protocoale ssh și ftp pentru acces la distanță și copiere a informațiilor;
· metode de evaluare a eficacității programelor paralele
a fi capabil să:
· aplicarea eficientă a tehnologiilor studiate în practica dezvoltării de programe paralele pentru supercalculatoarele Lomonosov și Blue Gene/P.
propriu tehnologii pentru dezvoltarea de programe paralele pentru supercalculatoare.
Modulul 1. Introducere în tema calculului de înaltă performanță.
1.1. Definiții de bază și concepte de bază.
1.2. Justificarea necesității dezvoltării supercalculatoarelor. Sarcini „Marea provocare”.
1.3. Principalele direcții de dezvoltare a tehnologiilor supercomputerelor. Probleme de calcul exaflop.
1.4. Exemple de probleme
2. Principii de proiectare a arhitecturilor pentru sisteme de calcul de înaltă performanță.
2.1. Elemente de bază ale arhitecturii sistemelor de calcul multiprocesor.
2.1.1. Noduri de procesor. Exemple de implementări.
2.1.2. Organizarea memoriei pe mai multe niveluri a supercalculatoarelor.
2.1.3. Metode de implementare a subsistemelor de comunicații ale nodurilor de procesor.
2.1.4. Metode de organizare hardware a sistemelor de intrare-ieșire.
2.2. Revizuirea arhitecturilor sistemelor de calcul multiprocesor.
2.2.1. Sisteme multiprocesor cu memorie partajată.
2.2.2. Sisteme multiprocesor cu memorie distribuită.
2.2.3. Sisteme de calcul eterogene de înaltă performanță
2.2.4. Sisteme de calcul masiv paralele.
2.2.5. Sisteme de clustere.
2.3. Metode de evaluare a performanței sistemelor de calcul.
2.4. Tendințe în dezvoltarea sistemelor de calcul de înaltă performanță. Legea lui Moore. Lista Top500 și Top50.
2.5. Exemple de arhitecturi de sisteme de calcul de înaltă performanță.
2.5.1. Arhitectura supercomputerului Universității de Stat din Moscova „Lomonosov”
2.5.2. Arhitectura sistemului multiprocesor cu memorie partajată IBM Regatta.
2.5.3. Arhitectura sistemului de calcul masiv paralel BlueGene/P
3. Elemente de bază ale software-ului pentru sisteme de calcul multiprocesor.
3.1. OS .
3.2. Sisteme de fișiere paralele.
3.3. Sisteme de management al locurilor de muncă.
3.4. Biblioteci matematice paralele.
3.5. Sisteme de programare și medii de instrumente pentru dezvoltarea și depanarea programelor paralele.
3.6. Software-ul pentru supercomputer Lomonosov, BlueGene/P.
Modulul 2. Bazele tehnologiei OpenMP.
2.1 Concepte de bază. Funcții secundare. Zone paralele și secvențiale. Repartizarea muncii. Bucle paralele.
2.2 Secțiuni paralele. Sarcini. Metode de sincronizare.
Modulul 3. Fundamentele tehnologiei de transmitere a mesajelor MPI.
3.1. Standarde MPI: implementare, direcții de dezvoltare.
3.2. Concepte de bază, principii de construire a programelor paralele folosind tehnologia MPI.
3.3. Conceptul de moduri de transmitere a mesajelor.
3.4. Organizarea schimburilor punct la punct.
3.5. Operațiuni colective MPI.
3.6. Tipuri de date derivate.
3.7. Topologii virtuale și operații pe comunicatoare.
3.8. Intercomunicatoare. Comunicații unidirecționale. Eroare la procesare.
3.9. Controlul dinamic al procesului. I/O paralel.