Výpočty na vícejádrových procesorech

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra počítačových systémů

Anotace:

Studenti se v předmětu seznámí detailně s hardwarovou podporou a programovacími technologiemi pro tvorbu paralelních vícevláknových výpočtů na vícejádrových procesorech se sdílenou a s virtuálně sdílenou pamětí, které tvoří dnes nejběžnější výpočetní uzly výkonných počítačových systémů. Studenti získají znalost architektonicky specifických optimalizačních technik, sloužících k zmenšení poklesu výpočetního výkonu v důsledku rozvírající se výkonnostní mezery mezi výpočetními požadavky vícejádrových CPU a propustností paměťového rozhraní. Na konkrétních netriviálních vícevláknových programech se pak studenti naučí i základy umění tvorby těchto aplikací.

Požadavky:

Základy programování v C a C++ (na úrovni předmětů BI-PA1 a BI-PA2), absolvování předmětu Paralelní a distribuované programování (MI-PDP). Doporučené absolvování předmětu Efektivní programování v C++ (MI-EPC; dříve MI-MPC).

Osnova přednášek:

1. Víceprocesorové, vícejádrové a vícevláknové architektury.

2.-3. (2) Optimalizace sekvenčních kódů.

4. Modely relaxované konzistence sdílené paměti.

5. Optimalizace synchronizačních operací ve vícevláknových algoritmech.

6. Alokátory paměti pro paralelní výpočty.

7.-8. (2) Lock-free a wait-free programování a datové struktury.

9.-10. (2) Plánování vláken a práce s pamětí v NUMA architekturách.

11.-12. (2) Případové studie vícevláknových algoritmů.

13. Vícevláknové programování a vektorizace.

Osnova cvičení:

Na počítačových cvičeních řeší studenti úlohy navazující na přednášky; cvičící poskytuje konzultace a rady.

Cíle studia:

Studijní materiály:

Williams A., C++ Concurrency in Action (první nebo druhé vydání).

Pas R., Stotzer E., Terboven C. Using OpenMP - The Next Step.

OpenMP Specifications (https://www.openmp.org/specifications/).

C++ Standard (https://isocpp.org/std/the-standard).

Sutter H., atomic Weapons: The C++ Memory Model and Modern Hardware (https://herbsutter.com/2013/02/11/atomic-weapons-the-c-memory-model-and-modern-hardware/).

Poznámka:

Informace o předmětu a výukové materiály naleznete na https://courses.fit.cvut.cz/MI-MCC/

Další informace:

https://courses.fit.cvut.cz/MI-MCC/

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Specializace Teoretická informatika, verze 2018 až 2019 (VO)
• Počítačová bezpečnost, verze 2020 (VO)
• Návrh a programování vestavných systémů, verze 2020 (VO)
• Počítačové systémy a sítě, verze 2020 (PS)
• Manažerská informatika, verze 2020 (VO)
• Softwarové inženýrství, verze 2020 (VO)
• Systémové programování, verze 2020 (VO)
• Webové inženýrství, verze 2020 (VO)
• Znalostní inženýrství, verze 2020 (VO)
• Specializace Teoretická informatika, verze 2020 (VO)
• Magisterský program Informatika, plán pro studenty bez specializace, verze 2020 (VO)