Құрастырушы: аға оқытушы Абдрахманов Бауыржан Теңдікұлы

Құрастырушы: аға оқытушы Абдрахманов Бауыржан Теңдікұлы

Параллельдік есептеулер пәні бойынша

Пәнді оқыту бағдарламасы (Syllabus)

Бағдарлама «____»________ 2010 ж. бекітілген жұмыс оқу бағдарламасы негізінде әзірленген.

№___ хаттама

ФМжАТ факультеті оқу-әдістемелік кеңесінде құпталған «_____»_____2010ж.

№___ хаттама
ОӘК төрайымы _______________ Ж.Г.Муканова

1. Оқытушылар туралы мәліметтер және байланыс ақпараты
Абдрахманов Бауыржан Тендикович, «Информатика және ақпараттық жүйелер» кафедрасының аға оқытушысы

«Информатика және ақпараттық жүйелер» кафедрасы А1 ғимаратында 102 аудиторияда орналасқан, байланыс телефоны 673687 (ішкі 1125).

Курс 7 семестрге есептелген. Семестрде 2 кредит оның ішінде 15 сағат дәрістік сабақтар, 7,5 тәжірибелік, 7,5 зертханалык және 60 сағат студенттердің өздік жұмыстарына қарастырылған. Бақылау түрі - емтихан.

Сабақтардың, межелік бақылаулардың және сынақ - емтихан сессиясының кестелерін деканат қояды. Сабақтар сабақ кестесіне сәйкес жүргізіледі.

3. Пәннің жұмыс көлемі

Семестр	Кредит саны	Аудиториялық сабақтар түрлері бойынша сағаттар саны					Бақылау формалары
		Барлығы	Дәрістер	Тәжірибелік	Зертханалык	СӨЖ	Емтихан
7	2	90	15	7,5	7,5	60

4. 
   Пәннің мақсаты мен міндеттері:
   

Компьютерлік құралдарды қолдана отырып параллельді программалау және мәліметтерді параллельді өндеу негізінде білім алу және жұмысқа дағдылану.

Пән оқытуында параллелизмнің жетістікке жетудің тәсілдерінің қысқаша мінездемесі, ПЕЖ-нің мысалдары келтірілген. Параллель есептеулер жүйелерінің классификациясы келтірілген, ПЕЖ-де мәліметтерді берудің типтік топология жүйелері қарастырылған.

4. 
   Пәнді игеруде студенттер білуге тиісті:
   

• 
  параллельді компьютерлердің негізгі модельдері;
  

• 
  мәліметтерді параллель өңдеудің негіздері;
  

• 
  әр түрлі деңгейлерде программа құралдарының синхронизациясы;
  

• 
  мәліметтерді параллель өңдеудің негізгі алгоритмдері.
  

4. 
   Пәнді игеруде студенттер істей білуге тиісті:
   

4. 
   Пререквизиттер:
   

• 
  Алгоритмдер және алгоритмдік тілдер;
  
• 
  Жүйелік бағдарламалау;
  
• 
  Дербес компьютердің архитектурасы;
  
• 
  Компьютерлік желілер;
  
• 
  Сандық әдістер.
  

Параллель программалау дамуы хронологиясы. Параллель компьютерлерге сұраныс және параллель программалау бағыттарының дамуы

Программалау модельдері: параллель және тізбекті. Деректі параллелизмі мен есептер параллелизмі. Программалаудың параллель модельдері.

Параллель компьютерлер: жылдам әрекеттесуші аппараттық жасау. Параллель компьютерлер типтері. Флинн таксономиясы. Жаңа таксономия құру тәсілдері.

Орындалу уақыты, жылдамдату коәффициенті, орындау шығыны, қызметкөрсету бағасы, тиімділігі. Амдала заңы, Густафсон заңы.

Аппараттық синхронизациялау деңгейі. Программалау тілдерінің синхронизациялау деңгейі. Хабарлар беру синхронизациялау деңгейі.

Параллель алгоритмдерді оңдеу: декомпозиция (сегменттеу), коммуникацияларды жобалау, үлкейту. Есептеулерді жоспарлау. Параллель сұрыптау алгоритмдер. Сандық әдістерді параллельдеу: тік және итерациялық сызықтық теңдеулер жүйесінің шешуі әдістері.

Ағындар мен деректерді өңдеу. Параллель программалау тілдері: HPF, С++, Fortran 90 тілдері. MPI, OpenMP, PVM көмегімен таратылған деректерге құру және кіріс.

Кескіндерді өңдеу типтері: кескінді өңдеудің төменгі, орташа және жоғары деңгейі. Fourier түрлендіруі және Fourier алгоритмдер.

Параллель программалау модельдерін құру; Мультипроцессорлық және көп үздіксіз архитектуралар; жадының үлестірілген жүйелі архитектуралары; Параллель есептеуге компиляторлар құру; Операциялар, оптмимизациялау, Жадысы бөлінетін модельдер; Графтар және мультипроцессорлар үшін параллель алгоритмдер; Баланс, процессорларды және суреттеу тәсілін бірқалыпты қосу; Ғылыми қолданбалардағы параллельдену; Үлестірілген алгоритмдер және құрылымдар; желілік алгоритмдер және сенсорлық желілер.

1. 
   Параллель есептеудің алгоритмдері. Сұрыптау. Сұрыптаудың түрлері.
   
2. 
   Параллель есептеудің алгоритмдері. Сұрыптау. Сұрыптаудың түрлері.
   
3. 
   Параллель есептеулердің алгоритмдері. Матрицаларды қайта көбейту. .
   
4. 
   Параллель есептеулердің алгоритмдері. Матрицаларды қайта көбейту. Матрицаларды қайта көбейту тәсілдері.
   
5. 
   Сандық алгоритмдер. Сызықтық теңдеулер жүйелерін шешу.
   
6. 
   Торлар және сеткалар түйініндегі есептеулер.
   
7. 
   Параллель есептеулерді қолдана отырып итерациялық әдістерді жүзеге асыру.
   
8. 
   Инженерлік және ғылым жобаларында параллель есептеу әдістерін пайдалану.
   
9. 
   Кестелік есептеулер, бөлшектер әдісі, матрицалық есептеулер.
   
10. 
    Сигналдар мен кескіндерді өндеу
    

1. 
   Параллель программалау. С++ тілін қолдана отырып параллель алгоритмдер үшін программалық кодтарды құру.
   
2. 
   С++ тілін қолдана отырып параллель алгоритмдер үшін программалық кодтарды құру.
   
3. 
   Программалау тілін синхронизациялауды қолдана отырып есеп шығару: жинақтау / ыдырату, критикалық секция, семафорлар.
   
4. 
   Программалау тілін синхронизациялауды қолдана отырып есеп шығару: жинақтау / ыдырату, критикалық секция, семафорлар.
   
5. 
   Linux – те параллель ағындарды қолдана отырып программаны құру және орнықтыру.
   
6. 
   Linux – те параллель ағындарды қолдана отырып программаны құру және орнықтыру.
   
7. 
   Хабарларды жіберуді пограммалау (MPI).
   
8. 
   Хабарларды жіберуді пограммалау (MPI).
   
9. 
   PVM – де жұмыс істеу. PVM – де параллель ағындарды құру және деректерді параллель өңдеу.
   
10. 
    PVM – де жұмыс істеу. PVM – де параллель ағындарды құру және деректерді параллель өңдеу.
    

СӨЖ 1. Параллель программалау дамуы

СӨЖ 2. Программалаудың параллель модельдері

СӨЖ 3. Параллель есептеулердің алгоритмдері

СӨЖ 4. Параллель программалау. С++ тілін қолдана отырып параллель алгоритмдер үшін программалық кодтарды құру.

СӨЖ 5. Сызықтық теңдеулер жүйелерін шешу.

СӨЖ 6. Параллель есептеулерді қолдана отырып итерациялық әдістерді жүзеге асыру.

СӨЖ 7. Параллель программалау

СӨЖ 8. Параллель программаларды құру

СӨЖ 9. Параллельдік есептеулер тәсілімен сигналдар мен кескіндерді өңдеу

СӨЖ 10. Параллельдік есептеулердің қолдану келешегі
9. Курс компоненттері

Бақылау түрлері бойынша үлестердің таралымы

1. Ағымдағы бақылау 0,6

2. Емтихан 0,4

Бақылау түрлері: ТЖ – Тәжірибелік жұмыс, ЗЖ – зертханалық жұмыс, СӨЖ – студенттің өздік жұмысы, МБ –межелік бақылау.

«Параллельдік есептеулер» курсы теориялық және практикалық курс болып саналады. Сондықтан міндетті түрде ағымдағы бақылаудың негізгі түрін құрайтын барлық практикалық, зертханалық, өздік жұмыс тапсырмаларын орындау міндетті болып табылады. Егер Сіз барлық сабақтарға кешікпей қатысатын болсаңыз, барлық сабақтарға дайындықпен және белсенді қатысып отырсаңыз, барлық тапсырманы уақытында және сапалы орындап отыратын болсаңыз, онда бақылау шараларының күнтізбелік кестесінде көрсетілгендей жоғарғы ұпай жинайсыз. Сабақтарға қатысу міндетті болып табылады. Себепті босатулар студентті зертханалық және өз бетімен жұмыстар кешенін орындамауынан босатпайды. Осындай жағдайда оқытушының кеңес беру уақытымен сәйкес студенттің жеке тапсырмалары бойынша қайта тапсыруына мүмкіндігі бар. Дербес компьютермен жұмыстардан алынған практикалық дағдылар пән бойынша өз бетімен жұмысты орындау дұрыстылығымен бағаланады. Студент сабаққа кешігетін болса, сабаққа кіргізілмейді және босатылған сабақты қайта тапсыруға мүмкіндігі болмайды.

Сабақтағы ережені бұзғаны үшін айып салынады – бір сабақтан 5 ұпай алынып тасталады.

Барлық аудиторлық уақыттар дәрістік сабақтарға, практикалық, зертханалық жұмыстарға және оқытушымен студенттің өздік жұмысы тапсырмалары бөлінеді. Әр сабаққа дайындық және барлық материалдарды оқу міндетті. Сіздің дайындықтарыңыз ауызша сұраулармен, бақылау жұмыстарымен және межелік бақылаулар тестілері мен тапсырмаларымен тексеріледі.

1 Семестрдің ортасында және аяғында 100 балдық шкаламен ағымды үлгерім анықталады (АҮ)

2 МБ бағасыда 100 балдық шкаламен анықталады.

3 АҮ және МБ қорытынды бағалары мен пәннің рейтингі анықталады (Р1 және Р2)

Р1(2) = AҮ 1(2)*0,7 + РК1(2)*0,3.

Егер студент МБ өте алмаса және 50 ден төмен балл алса, онда деканат МБ жеке тапсырудың уақытын тағайындайды.

4 Студенттің рейтингтен өту (РӨ) бағасын келесі түрде есептейді

РӨ = (Р1+Р2)/2.

Егер пәнен жұмыс жоспары бойынша курстық жұмыс және емтихан болса онда рейтингтан өтуі анықталу кезінде курстық жұмыстың бағасы ескеріледі.

РӨ = (Р1+Р2)* 0,7/2 + КР*0,3.

Сырттай оқитын студенттерге рейтингтен өту бағасы келесі түрде есептеледі

РӨ = Р1 немесе РӨ = Р1*0,7 + КР*0,3.

Қорытынды бақылауға келесі студенттер жіберіледі:

- жұмыс бағдарламасы бойынша барлық талаптарын: СӨЖ жұмыстарын, барлық зертқаналық және тәжірибелік тапсырмаларды жасап өткізген жағдайда

- курстық жұмыстан жақсы баға алса және соған орай рейтингі 50 –ден жоғары болу керек.

5 Студенттің әр пәннен оқу жетістіктерінің денгейін (соның ішінде қорытынды баға ретінде МЕ болса да) қорытынды бағамен анықталады (Қ), қорытынды баға РӨ және ҚБ (қорытынды бағалау – емтихан, диф. есеп, немесе курстық жұмыс)

И = РД*0,6 + ИК*0,4

6 КП/КЖ комиссия алдында қорғалады. Қорытынды баға, егер студент РӨ және қорытынды бағалаудан жақсы баға алған жағдайда ғана есептеледі. Егер қорытынды бағалауға себепсіз келмесе, онда ол «қанағатанарлық емес» деп қабылданады Емтиханның нәтижесі сол күні немесе ертенгі күні жарияланады.

7. 
   Қорытынды бағалауда алған бағаны жақсы бағаға көтеру үшін қайта тапсырылмайды.
   
8. 
   Егер академиялық қарыздар болса, онда студент сол пәнді толық түрде қайта оқиды.
   

1. Тест (50 сұрақ)

2. Тәжірибелік тапсырма
11. ӘДЕБИЕТ

1. 
   Богачев К.Ю. Основы параллельного программирования. Москва, 2003.- 342 с.
   
2. 
   Воеводин В. Параллельные вычисления. Санкт-Петербург, 2002. 600 с.
   
3. 
   Грегори Р. Эндрюс. Основы многопоточного, параллельного и распределенного программирования. Пер. с англ.-М.: Издательский дом «Вильямс», 2003.-512 с.
   
4. 
   Акжалова А.Ж. Параллельные вычисления (учебное пособие). Алматы, 2004. 114 с.
   
5. 
   Немнюгин С.А., Стесик О.Л. Параллельное программирование для высокопроизводительных многопроцессорных систем. Санкт-Петербург, 2002. 400 с.
   

7. Ananth Gama, Anshul Fupta and George Karypis, Vipin Kumar (2003). Introduction to parallel computing (second edition), Addison – Wesley.

8. Wilson, G. V. (1995), Practical parallel programming, MIT Press, Cambridge.

9. Wilkinson, B. and Allen, M. (1999). “Parallel programming: techniques and applications using networked workstations and parallel computers”. Published by Prentice-Hall, Inc., ISBN: 0-13-671710-1.

10. R. Chandra, L. Dagum, D. Kohr, D. Mayna, J. McDanald, Parallel programming in OpenMp. Morgan Kaufmann Publihers, 2000.

11. Gregory R. Andrews (2002). Foundations of multithreaded, parallel and distributed programming. Published by Addison-Wesley Longman, ISBN: 0-201-35753-6.

Баға жүйесі.

Балмен берілген қорытынды баға (Қ)	Балдардың цифрлық эквиваленті (Ц)	Әріп жүйесінде берілген баға	Дәстүрлі жүйемен берілген баға
			Емтихан, дифзачет	сынақ
95 - 100	4	A	Өте жақсы	есептелді
90 - 94	3,67	A-
85 - 89	3,33	B+	Жақсы
80 - 84	3,0	B
75 - 79	2,67	B-
70 - 74	2,33	C+	Қанағаттанарлық
65 – 69	2,0	C
60 – 64	1,67	C-
55 – 59	1,33	D+
50 – 54	1,0	D
0 - 49	0	F	Қанағаттанғырсыз	есептелмеді