Programowanie równoległe i rozproszone

Informacje ogólne

Kod przedmiotu:

1000-I2PRR

Kod Erasmus / ISCED:

(brak danych) / (0613) Tworzenie i analiza oprogramowania i aplikacji Kod ISCED - Międzynarodowa Standardowa Klasyfikacja Kształcenia (International Standard Classification of Education) została opracowana przez UNESCO.

Nazwa przedmiotu:

Programowanie równoległe i rozproszone

Jednostka:

Wydział Matematyki i Informatyki

Grupy:

Przedmioty do wyboru, informatyka, studia 1 stopnia, stacjonarne

Punkty ECTS i inne:

6.00 Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:

roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji

Język prowadzenia:

polski

Wymagania wstępne:

znajomość języków C/C++ i Java oraz podstawowych algorytmów

Rodzaj przedmiotu:

przedmiot obligatoryjny

Całkowity nakład pracy studenta:

30 godz.	-	wykład
30 godz.	-	ćwiczenia laboratoryjne
40 godz.	-	bieżące przygotowanie do zajęć, w tym rozwiązywanie zadań zleconych przez prowadzących, zapoznanie się z informacją zwrotną dotyczącą rozwiązanych zadań oraz konsultacje z prowadzącymi zajęcia,
10 godz.	-	praca własna: studiowanie literatury
20 godz.	-	praca własna: zapoznanie się z materiałami dodatkowymi, m.in. dokumentacją bibliotek
20 godz.	-	praca własna: przygotowanie do egzaminu
Razem: 150 godz.
6 pkt. ETCS

Efekty uczenia się - wiedza:

W1: ma pogłębioną wiedzę na temat tworzenia algorytmów w zakresie algorytmów równoległych i oceniania ich jakości - K_W02, K_W03

Efekty uczenia się - umiejętności:

U1: opisuje problemy związane z wykonywaniem programów współbieżnych - K_U01
U2: rozumie mechanizmy synchronizacji procesów - K_U01
U3: implementuje algorytmy równoległe dla środowiska z pamięcią wspólną i rozproszoną (z wykorzystaniem MPI, OpenMP) - K_U01, K_U08, K_U13
U4: uruchamia aplikacje w różnych środowiskach - K_U01

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne:

K1: jest gotów do twórczego myślenia w celu stworzenia nowych rozwiązań - K_K02
K2: potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze K_K03
K3: pokonuje trudności stojące na drodze do realizacji założonego celu i systematycznej pracy nad projektami - K_K04.

Metody dydaktyczne eksponujące:

- pokaz

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

Skrócony opis:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawami projektowania i implementacji algorytmów równoległych w środowisku z pamięcią rozproszoną i współdzieloną. Omawiane są przykłady algorytmów równoległych, ich złożoność czasowa i implementacja przy użyciu MPI i OpenMP, CUDA.

Przedmiot ten może być zalecony przez komisję kwalifikacyjną jako przedmiot wyrównawczy uczestnikom studiów 2. stopnia, którzy nie osiągnęli efektów kształcenia tego przedmiotu w trakcie studiów 1. stopnia.

Pełny opis:

Podstawowe pojęcia.
Modele komputerów równoległych: klasyfikacja komputerów wg Flynna, komputery z pamięcią współdzieloną i rozproszoną, wydajność komputerów.
Podstawowe modele programowania równoległego : programowanie w modelu z pamięcią rozproszoną, programowanie w modelu z pamięcią współdzieloną.
PRAM - model do definiowania algorytmów równoległych.
Etapy projektowania programów równoległych.
Przykłady algorytmów równoległych.
Implementacja algorytmów z wykorzystaniem OpenMP.
Implementacja algorytmów z wykorzystaniem Message Passing Interface (MPI).
Wybrane miary złożoności algorytmów równoległych.
Klasyczne problemy współbieżności i poprawność programów współbieżnych.
Podstawy modelu programowania CUDA, elementy języka CUDA C

Literatura:

Literatura podstawowa:

M. Ben-Ari, Podstawy programowania współbieżnego i rozproszonego, WNT, Wydanie II, 2009
Z. Czech, Wprowadzenie do obliczeń równoległych, WN PWN, Wydanie II, 2013
Thomas, H. Cormen, Wprowadzenie do algorytmów, WN PWN
- Wyd. -2003 – rozdział: Algorytmy równoległe
- Wyd. 2009- – rozdział: Algorytmy wielowątkowe

Literatura uzupełniająca:

I. Foster, Designing and Building Parallel Programs, Addison-Wesley Publ.Comp., 1995 (wersja online: http://www.mcs.anl.gov/~itf/dbpp/text/book.html)
A. Grama, A. Gupta, G. Karypis, V. Kumar, Introduction to Parallel Computing, Pearson Education Limited 2003
M.J. Quinn, Parallel Programming in C with MPI and OpenMP, Mc Graw Hill, 2004
J.H. Reif (ed.), Synthesis of Parallel Algorithms, Morgan Kaufmann Pub., 1993
CUDA w przykładach. Wprowadzenie do ogólnego programowania procesorów GPU, Jason Sanders, Edward Kandrot, Helion, 2012
Strona domowa MPI http://www.mcs.anl.gov/research/projects/mpi
Strona domowa OpenMP http://www.openmp.org/
Strona domowa OpenMPI https://www.open-mpi.org/
Strona domowa PCJ https://pcj.icm.edu.pl/
Strona domowa NVIDIA: http://docs.nvidia.com

Metody i kryteria oceniania:

Zaliczenie laboratorium na ocenę - na podstawie programów wykonanych w ramach prac domowych (weryfikacja efektów uczenia: W1, U2, U3, U4, K1, K2, K3).

Podejście do egzaminu po zaliczeniu laboratorium.

Pozytywna ocena z egzaminu pisemnego z wykładu (weryfikacja efektów uczenia: W1, U1, U2, K1).

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2022/23" (zakończony)

Okres:	2022-10-01 - 2023-02-19	Wybrany podział planu: tygodniowy cykl przedmiotu Przejdź do planu PN WYK WT LAB ŚR LAB LAB CZ PT
Typ zajęć:	Laboratorium, 30 godzin, 16 miejsc więcej informacji Wykład, 30 godzin, 100 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy:	Marek Nowicki
Prowadzący grup:	Dariusz Borkowski, Marek Nowicki
Lista studentów:	(nie masz dostępu)
Zaliczenie:	Przedmiot - Egzamin Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2023/24" (zakończony)

Okres:	2023-10-01 - 2024-02-19	Wybrany podział planu: tygodniowy cykl przedmiotu Przejdź do planu PN WYK WT ŚR CZ LAB LAB PT
Typ zajęć:	Laboratorium, 30 godzin, 16 miejsc więcej informacji Wykład, 30 godzin, 60 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy:	Marek Nowicki
Prowadzący grup:	Marek Nowicki
Lista studentów:	(nie masz dostępu)
Zaliczenie:	Przedmiot - Egzamin Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2024/25" (zakończony)

Okres:	2024-10-01 - 2025-02-23	Wybrany podział planu: tygodniowy cykl przedmiotu Przejdź do planu PN WYK LAB WT ŚR CZ PT
Typ zajęć:	Laboratorium, 30 godzin, 16 miejsc więcej informacji Wykład, 30 godzin, 32 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy:	Marek Nowicki
Prowadzący grup:	Marek Nowicki
Lista studentów:	(nie masz dostępu)
Zaliczenie:	Przedmiot - Egzamin Laboratorium - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.