Výpočty na vícejádrových procesorech

Přednášející:

Ivan Šimeček (gar.), Daniel Langr

Cvičící:

Ivan Šimeček (gar.), Daniel Langr

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:

1. Solihin, Y. : Fundamentals of Parallel Multicore Architectures (1st Edition). Chapman & Hall/CRC Computational Science, 2015. ISBN 9781482211184.

2. Sorin, D. J. - Hill, M. D. - Wood, D. A. : A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence. Morgan & Claypool Publishers, 2012. ISBN 1608455645.

3. Pllana, S. - Xhafa, F. (Eds) : Programming Multicore and Many-core Computing Systems. Wiley, 2017. ISBN 0470936908.

Poznámka:

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

Další informace:

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

Rozvrh na zimní semestr 2022/2023:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út	místnost T9:343 Šimeček I. Langr D. 11:00–12:30 (přednášková par. 1) Dejvice NBFIT učebna
St
Čt	místnost T9:303 Šimeček I. 16:15–17:45 LICHÝ TÝDEN (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice NBFIT PC ucebna
Pá

Rozvrh na letní semestr 2022/2023:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Mgr. specializace Teoretická informatika, 2018-2019 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Počítačová bezpečnost, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Návrh a programování vestavných systémů, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Počítačové systémy a sítě, 2020 (PS)
• Mgr. specializace Manažerská informatika, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Softwarové inženýrství, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Systémové programování, verze od 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Webové inženýrství, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Znalostní inženýrství, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. specializace Teoretická informatika, 2020 (volitelný předmět)
• Mgr. program, pro fázi studia bez specializace, ver. pro roky 2020 a vyšší (VO)