Algoritmy a datové struktury pro HPC

Garant předmětu:

Ivan Šimeček

Přednášející:

Ivan Šimeček

Cvičící:

Ivan Šimeček

Předmět zajišťuje:

katedra počítačových systémů

Anotace:

Výpočetně nebo datově nejnáročnější úlohy jsou prováděny na rozsáhlých HPC počítačích

Bylo identifikováno 7 tzv. dwarfs tzn. úloh, které jsou nejčastěji řešeny v rámci HPC systémů.

V předmětu budou popsány tyto úlohy, jejich varianty a algoritmy pro jejich řešení.

Dále budou diskutovány další kandidáti na „dwarfs“, vhodné datové struktury (např. řídké matice) a související optimalizace (např. vektorizované zpracování, minimalizace komunikační režie, atd.) pro soudobé HPC systémy.

Požadavky:

Základní znalost principů paralelních systémů a jejich programování (obsažená např. v předmětu MI-PDP)

Osnova přednášek:

1) Přehled současných techologií I (OpenMP a MPI(

2) Přehled současných techologií II (OpenACC a CUDA)

3) Optimalizace výpočtu v rámci jednoho uzlu

4) Lineární algebra pro husté matice: datové stuktury, operace a optimalizace

5) Lineární algebra pro řídké vektory a matice: datové stuktury, operace a optimalizace

6) 7 dwarfs: Spectral methods, N-body methods, Monte Carlo methods

7) 7 dwarfs: Structured and unstructured grids

8) Kandidáti na dwarfs: Průchod stromem apod.

9) HPC nástroje pro profilování a debug

10) Výkonnostní limity cílové architektury

11) Přehled HPC knihoven pro vědecké výpočty

12) HPC benchmarks: High Performance LINPACK vs HPCG

13) Shrnutí

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studenti rozvinou své praktické a teoretické znalosti ohledně provádění rozsáhlých výpočtů s využitím nejnovějších

světových trendů v této oblasti.

Studijní materiály:

Krste Asanovic, Ras Bodik, Bryan Christopher Catanzaro,Joseph James Gebis, Parry Husbands, Kurt Keutzer, David A. Patterson, William Lester Plishker, John Shalf,Samuel Webb Williams, Katherine A. Yelick The Landscape of Parallel Computing Research: A View from Berkeley

Prof. Dr. Michael Bader: HPC - Algorithms and Applications

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:

• Informatika (doktorská) (povinně volitelný předmět)
• Informatika (povinně volitelný předmět)