Научно-исследовательский семинар "Параллелизм в алгоритмах и программирование"

Бакалавриат 2021/2022

Статус: Курс по выбору (Программная инженерия)

Направление: 09.03.04. Программная инженерия

Кто читает: Департамент программной инженерии

Где читается: Факультет компьютерных наук

Когда читается: 2-й курс, 1-3 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для всех кампусов НИУ ВШЭ

Преподаватели: Баканов Валерий Михайлович

Язык: русский

Кредиты: 3

Контактные часы: 44

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Научно-исследовательский семинар предполагает в аспекте общей методологии научного исследования знакомство участников семинара с основными этапами проведения научного исследования: • предварительный анализ литературы (состояние проблемы, достигнутые к текущему мо- менту времени результаты); • чёткая постановка задачи исследования, предложение собственных вариантов решения за- дачи (возможных подходов к решению поставленной задачи) и их сравнительный анализ с су- ществующими аналогами; • понимание получаемых результатов, их интерпретация, оформление в виде отчёта (статьи) с последующей презентацией последнего (желательно). На семинаре студенты познакомятся с: • краткой историей автоматизированных вычислений, устройствами для их реализации и применяемыми системами счисления; • возникновением понятия "архитектура" в применении к вычислительным системам (начи- ная с машины Чарльза Беббиджа); • историей программирования (Ада Байрон-Лавлейс), концепцией вычислений "по Тюрин- гу"; • принципами построения вычислителей фон Неймана, Принстонской и Гарвардской архи- тектурами и их преимуществами/недостатками; • классификациями вычислительных архитектур, основными форматами машинных команд и представления чисел в ЭВМ; • основными подходами к разработке рациональной системы команд (инструкций) процес- соров, принципами управления последовательность выполнения инструкций; • принципами повышения производительности вычислителей разных архитектур; • недостатками процесса вычислений в позиционных системах представления данных и пу- тях обхода этих недостатков; • архитектурами суперкомпьютерных вычислительных систем с анализом их достоинств и недостатков; • неклассическими архитектурами - напр., потоковой (DATA FLOW) и основанной на обра- ботке данных в СОК (Системе Остаточных Классов); • архитектурой аналоговых вычислителей (включая нейронные сети), вычислителями на ос- нове транспьютеров и систолических структур; • вычислителями с программируемой структурой; • архитектурами систем распределённых вычислений (в том числе ГРИД и облачных).

Цель освоения дисциплины

Формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных как с общей методо-логией научного исследования, так и с частными аспектами основ математического модели-рования и последующей компьютерной реализацией разработанных моделей вычислитель-ных систем разной архитектуры и исполняемых на них алгоритмов
Приобретение студентами навыков работы с научными публикациями (статьями, главами книг, препринтов), в том числе и на английском языке, самостоятельного научного исследования, связанного с анализом, разработкой, программной реализацией (напр., самостоятельная разработка или использование программных сред технической и/или математической направленности) и последующим анализом функционирования вычислительных систем раз-ной архитектуры
Формирование у студентов интереса к исследовательской работе и первоначальных навыков подготовки материала по определённым (предлагаемым) темам и написания отчёта в виде научной статьи (в соответствии с шаблоном оформления статей в формате IEEE – примеры доступны студентам через страницы научно-исследовательского семинара в LMS).

Планируемые результаты обучения

Знание методов формального описания алгоритмов (графы различных типов, их сравнительные достоинства и недостатки).
Умение анализировать графы алгоритмов с целью выявления скрытого параллелизма.
Умение разрабатывать рациональные планы выполнения параллельных программ на гетерогенных вычислительных системах.

Содержание учебной дисциплины

Программная система SPF@home
Типовые темы исследований, проводимых с использованием программной системы SPF@home
Типовые работы участников научно-исследовательского семинара по разработке информационных графов алгоритмов (ИГА)
Программная система DATA-FLOW
Типовые темы исследований, проводимых с использованием программной системы DATA-FLOW

Элементы контроля

Доклад
Сообщение по заданной преподавателем (или согласованной с ним) научно-исследовательской тематике
Экзамен

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 3 модуль
Все оценки выставляются по 10-ти балльной шкале. По результатам текущего контроля формируется нако́пленная оценка Онакопл. как среднеарифметическое оценок всех подготов-ленных сообщений на семинаре (за каждое выступление свыше 3-х добавляется 1 балл к теку-щей оценке). Результирующая оценка Орезульт. вычисляется по формуле: Орезульт. = 0,5 × Онакопл. + 0,5 × Оэкз. , где Оэкз. - оценка на экзамене; способ округления - арифметический. Компонента Оэкз. яв-ляется оценкой исследовательской работы студента.

Программа дисциплины