Paralelní algoritmy a architektury

Garant předmětu:

Tomáš Oberhuber

Přednášející:

Tomáš Oberhuber

Cvičící:

Tomáš Oberhuber

Předmět zajišťuje:

katedra matematiky

Anotace:

Předmět se zabývá paralelním zpracováním dat. To je nezbytné v situacích, kdy jedna výpočetní jednotka (CPU) nemá dostatečný výkon pro zpracování úlohy v požadovaném čase. Pro vývoj paralelních algoritmů je, na rozdíl od sekvenčních, nutná velice dobrá znalost dané paralelní architektury. Jejich studium je součástí přednášky.

Požadavky:

Znalost základů algoritmizace, programování v C/C++.

Osnova přednášek:

1. Úvod

2. Sekvenční a paralelní architektury

3. Komunikační sítě a komunikační operace

4. Úvod do CUDA, OpenMP a MPI

5. Analýza paralelních algoritmů

6. Algoritmy pro třídění

7. Maticové algoritmy

8. Grafové algoritmy

9. Kombinatorické prohledávání

10. Rychlá Fourierova transformace

11. Numerické algoritmy

12. Monte-Carlo metody

Osnova cvičení:

1. Programování v CUDA

2. OpenMP / MPI

3. Algoritmy pro třidení

4. Maticové algoritmy

5. Grafové algoritmy

6. Kombinatorické prohledávání

7. Rychlá Fourierova transformace

8. Numerické algoritmy

9. Monte-Carlo metody

Cíle studia:

Znalosti:

Paralelní architektury, základní typy paralelních architektur, komunikace v paralelních architekturách, programovací standardy OpenMP, MPI nebo CUDA/OpenCL, algoritmy pro třídění, maticové algoritmy, grafové algoritmy, Monte-Carlo metody, kombinatorické prohledávání, analýza paralelních algoritmů.

Schopnosti:

Studenti se naučí zvolit vhodnou paralelní architekturu pro řešenou úlohu, navrhnout vhodný paralelní algoritmus, analyzovat ho a odvodit jeho efektivitu a nakonec tento algoritmus implementovat.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Grama A., Karypis G., An Introduction to Parallel Computing: Design and Analysis of Algorithms

Doporučená literatura:

[2] CUDA Programming guide

Studijní pomůcky:

Počítačová učebna

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Aplikace informatiky v přírodních vědách (povinný předmět programu)
• Matematické inženýrství (povinně volitelný předmět)
• Matematická informatika (povinný předmět programu)
• Fyzikální elektronika - Počítačová fyzika (PS)