• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Суперкомпьютерный практикум

2021/2022
Учебный год
RUS
Обучение ведется на русском языке
12
Кредиты
Статус:
Курс по выбору
Когда читается:
1-й курс, 1-4 модуль

Преподаватель

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Суперкомпьютерный практикум» ставит своей целью формирование у студентов базовых знаний в области параллельных вычислений, знакомство с основными идеями распараллеливания вычислений при моделировании физических задач, с методами организации операционных систем и передачи данных, а также работе на распределенных вычислительных системах.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями освоения дисциплины «Суперкомпьютерный практикум» являются: формирование у студентов базовых знаний в области параллельных вычислений, основные идеи распараллеливания вычислений при моделировании физических задач, организация операционных систем, методы передачи данных, работа на распределенных вычислительных системах. Одна из задач спецкурса состоит в изучении параллельных вычислений, процессов обработки данных на многопроцессорнах комплексах, в которых одновременно могут выполняться несколько операций компьютерной системой. На семинарских занятиях обсуждаются как уже решённые в учебных пособиях примеры, так и задачи для самостоятельного решения, а также домашние задания. Самостоятельная работа студентов включает активное изучение учебных пособий, в том числе с использованием систем компьютерной графики, а также разбор решённых примеров и выполнение домашних заданий.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Навыки методов параллельного программирования и обработки данных, в которых одновременно могут выполняться несколько операций компьютерной системы.
  • Навыки численного моделирование волновых процессов на примере цепочки атомов (проблема Ферми-Паста-Улама).
  • Навыки численного интегрирования уравнений в полных производных
  • Навыки работы на суперкомпьютере ВШЭ
  • Навыки численного решения уравнений в полных производных
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Численное решение задачи рассеяния
    Решение задачи рассеяния в квантовой механике. S-матрица. Метод численного решения задачи рассеяния. Задача рассеяния в двумерной системе. Метод численного решения трехмерного уравнения Шредингера. Оценка ускорения. Основные идеи распараллеливания вычислений при моделировании физических задач, организация операционных систем, методы передачи данных.
  • Стохастические колебания нелинейного осциллятора
    Численное интегрирование уравнений в полных производных. Нелинейный осциллятор под действием переменной силы. Хаотическое поведение. Отображение Пуанкаре. Ляпуновские показатели. Спектр мощности. Идеи распараллеливания.
  • Проблема Ферми-Паста-Улама
    Колебания цепочек атомов. Спектр колебаний. Динамика цепочек. Дискретное Фурье-преобразование. Свойства непрерывного и дискретного преобразования Фурье Численное моделирование волновых процессов. Струна. Уравнения гиперболического типа. Граничные и начальные условия для одномерного волнового уравнения.
  • Структура и использование кластера НИУ ВШЭ
    Параллельными процессы обработки данных, в которых одновременно могут выполняться несколько операций компьютерной системы. Суперкомпьютер. Изучение вычислительных систем, обладающих предельными характеристиками по производительности. Кластеры, мультипроцессоры и мультикомпьютеры. Современная архитектура. Передача данных. MPI. OpenMP. Структура кластера НИУ ВШЭ. Программирование тестовых физических задач.
  • Структура и использование кластера НИУ ВШЭ
    Структура и использование кластера НИУ ВШЭ Моделирование модели Изинга на суперкомпьютере НИУ ВШЭ. Проблемы классического хаоса. Проблемы квантового хаоса. Моделирование квантового компьютера на суперкомпьютере НИУ ВШЭ.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий экзамен
  • неблокирующий экзамен
  • неблокирующий домашнее задание
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.5 * экзамен + 0.5 * экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Язык C#. Базовый курс : учеб. пособие, Подбельский В.В., 2011
  • Язык программирования C++, Страуструп, Б., 2012
  • Язык программирования С++ : лекции и упражнения, Прата, С., 2014
  • Язык С#. Базовый курс : учеб. пособие для вузов, Подбельский, В. В., 2011
  • Язык С#. Базовый курс : учеб. пособие для вузов, Подбельский, В. В., 2013

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы : учеб. пособие для вузов, , 2012
  • Суперкомпьютерное моделирование наноструктурных комплексов с учетом нелокальности транспортных пр... : автореф. дис. ... канд. физико - математических наук: 05.13.18, Свитенков, А. И., 2013