„Високопроизводителни изчислителни системи и приложения“ - курс 40 000 рубли. от MSU, обучение 8 седмици. (2 месеца), Дата: 27 ноември 2023 г.
разни / / November 27, 2023
Предназначение Изпълнението на програмата е основно обучение за лица, желаещи да придобият знания и умения в разработването на високопроизводителни приложения за суперкомпютри.
Програмата изучава основните концепции и принципи за изграждане на суперкомпютърни системи, архитектурата и функционалността на софтуера на суперкомпютърната система, Технологии за паралелно програмиране MPI и OpenMP, методи за отстраняване на грешки и настройка на ефективността на паралелни програми за суперкомпютри, използващи технологии за предаване на съобщения MPI и OpenMP.
Особено внимание се отделя на изучаването и практическото развитие на изучаваните технологии и използваните методи изграждане на паралелни програми по примера на суперкомпютри, инсталирани в Московския държавен университет: системите Ломоносов и Сините Ген/П. По-специално се изучават характеристиките на използването на съвременни компилатори за езиците за програмиране C, C++, Fortran, инсталирани на тези системи, използването паралелни математически библиотеки, инструментални системи за отстраняване на грешки и настройка на ефективността на паралелни програми, методи за организиране на паралелна работа с файлове.
Форма на обучение
Пълен работен ден
Обхват на програмата (академични часове)
Общо - 72
Класна стая - 60
Изисквания за прием: лица с висше образование, професионална дейност - учени в областта на информационните и комуникационни технологии, използването на математическо моделиране високопроизводителни изчислителни системи, преподаватели от висши учебни заведения, инженерни и технически работници на организации, свързани с използването на високопроизводителни изчисления технология.
Резултати от обучението:
Владеене на MPI и OpenMP технологии за паралелно програмиране, работа със суперкомпютри и информационни мрежи; разбиране на принципите на изграждане на суперкомпютърни архитектури и техния софтуер, познаване на основните методи и инструменти за разработване на паралелни програми за суперкомпютри.
В резултат на усвояването на курса студентът трябва:
зная:
· основи на методите за разработване на паралелни програми за суперкомпютри;
· принципи на проектиране на суперкомпютърна архитектура;
· спецификация на технологията за паралелно програмиране MPI-1 и MPI-2, състав и характеристики на различни отворени библиотеки, които прилагат MPI стандарти;
· OpenMP директиви и функции;
· основни концепции и указания на системите за управление на задачи за суперкомпютри;
· методи за отдалечен достъп до суперкомпютри, ssh и ftp протоколи за отдалечен достъп и копиране на информация;
· методи за оценка на ефективността на паралелни програми
да може да:
· ефективно прилагане на изучаваните технологии в практиката на разработване на паралелни програми за суперкомпютрите Lomonosov и Blue Gene/P.
Собствен технологии за разработване на паралелни програми за суперкомпютри.
Модул 1. Въведение в темата за високопроизводителните изчисления.
1.1. Основни определения и основни понятия.
1.2. Обосновка на необходимостта от разработване на суперкомпютри. Задачи "Голямото предизвикателство".
1.3. Основни насоки на развитие на суперкомпютърните технологии. Проблеми на exaflop изчисленията.
1.4. Примерни проблеми
2. Принципи на проектиране на архитектури за високопроизводителни изчислителни системи.
2.1. Основни елементи на архитектурите на многопроцесорни изчислителни системи.
2.1.1. Процесорни възли. Примери за реализации.
2.1.2. Многостепенна организация на паметта на суперкомпютри.
2.1.3. Методи за реализиране на комуникационни подсистеми на процесорни възли.
2.1.4. Методи за хардуерна организация на входно-изходни системи.
2.2. Преглед на архитектурите на многопроцесорни изчислителни системи.
2.2.1. Многопроцесорни системи със споделена памет.
2.2.2. Многопроцесорни системи с разпределена памет.
2.2.3. Хетерогенни високопроизводителни изчислителни системи
2.2.4. Масово паралелни изчислителни системи.
2.2.5. Клъстерни системи.
2.3. Методи за оценка на производителността на изчислителните системи.
2.4. Тенденции в развитието на високопроизводителни изчислителни системи. Закон на Мур. Списък Топ500 и Топ50.
2.5. Примери за архитектури на високопроизводителни изчислителни системи.
2.5.1. Архитектурата на суперкомпютъра на Московския държавен университет "Ломоносов"
2.5.2. Архитектура на многопроцесорната система със споделена памет IBM Regatta.
2.5.3. Архитектура на масивната паралелна изчислителна система BlueGene/P
3. Основни елементи на софтуера за многопроцесорни изчислителни системи.
3.1. ОПЕРАЦИОННА СИСТЕМА .
3.2. Паралелни файлови системи.
3.3. Системи за управление на работата.
3.4. Паралелни математически библиотеки.
3.5. Системи за програмиране и среди с инструменти за разработване и отстраняване на грешки в паралелни програми.
3.6. Суперкомпютърен софтуер Ломоносов, BlueGene/P.
Модул 2. Основи на технологията OpenMP.
2.1 Основни понятия. Вторични функции. Паралелни и последователни области. Разпределение на работата. Паралелни цикли.
2.2 Паралелни секции. Задачи. Методи за синхронизация.
Модул 3. Основи на технологията за предаване на съобщения MPI.
3.1. MPI стандарти: внедряване, насоки на развитие.
3.2. Основни понятия, принципи за конструиране на паралелни програми с помощта на MPI технологията.
3.3. Концепцията за режимите на предаване на съобщения.
3.4. Организиране на обмен от точка до точка.
3.5. Колективни MPI операции.
3.6. Изведени типове данни.
3.7. Виртуални топологии и операции върху комуникатори.
3.8. Интеркомуникатори. Еднопосочни комуникации. Обработка на грешка.
3.9. Динамично управление на процесите. Паралелен I/O.