PE 4305 Параллельді есептеулер

ЖҰМЫС БАҒДАРЛАМАСЫ  ДАЙЫНДАЛДЫ ЖӘНЕ ЕНГІЗІЛДІ

Орындаушылар

Информатика және ЕТ кафедрасының 

оқытушысы                                                       __________        Маликова Г.К.

                                                                                                                                                  (қолы)

«___» ____________ 201__ ж.

Информатика және ЕТ кафедрасының 

оқытушысы                                                       __________          Нарбекова З.Т.

                                                                                                                                                   (қолы)

«___» ____________ 201__ ж.

Жауапты орындаушы – кафедра меңгерушісі

ф.-м.ғ.к., доцент                                               _________     Сарсимбаева  С.М.

                                                                                   

(қолы)

            

«___» ____________ 201__ ж.

II. КАФЕДРА ОТЫРЫСЫНДА ТАЛҚЫЛАНДЫ

Хаттама  № __  «___» ____________ 201__ ж.

III. СЫН-ПІКІР БЕРУШІ

__________________                        _____                     _________________ 

       (дәрежесі, атағы)                                                                          (қолы)                                                    (аты - жөні)  

                   

«___» ____________ 201__ ж.

IV. ФАКУЛЬТЕТТІҢ ӘДІСТЕМЕЛІК КОМИССИЯСЫНА БЕКІТУГЕ 

ҰСЫНЫЛДЫ  

Хаттама  № __  «___» ____________ 201__ ж.

V.  АЛҒАШҚЫ ТЕКСЕРУ МЕРЗІМІ

2011 ж.

ТЕКСЕРУ МЕРЗІМДІЛІГІ

1 жыл

VI. АУЫСТЫРЫЛЫП  ЕНГІЗІЛДІ 

_________________________________________

                                     Алдыңғы жұмыс бағдарламасының бекітілген мерзімі

11. Пәнді оқытудың мақсат-міндеттері:

«Параллельді  есептеулер»  пәнін  жүргізудің  негізгі  мақсаты  –

студенттерге  ғылыми  есептерді  шешуде  параллельді  алгоритмдерді  және 

параллельді  программалауды  пайдалана  отырып,  өзіндік  жеке  қосымшаларын 

құра білуді үйрету. 

12. Пәнді оқып үйрену нәтижесінде студенттің меңгеруге тиісті негізгі 

түсініктері, білімдері, біліктіліктері және дағдылары:

 түсінігі  болуға:

- параллельді компьютерлер және супер-ЭЕМ туралы; 

- параллельді компьютерлердің түрлері туралы;

- объект, примитив, растрлы және векторлы графика туралы;

 білуге және қолдануға:

- ЭЕМ  архитектурасындағы  параллельділіктің  пайда  болу  тарихын 

білуі тиіс;

- ЭЕМ өніміділігін ұлғайту тәсілін білуі тиіс;

- паралллельді  алгоритмдерді  және  есептер  шығаруда  параллельдеу 

принципін қолдана білуі тиіс;

- параллельді 

компьютерлердің 

өнімділігін 

төмендететін 

факторларды білуі.

 дағдылануға:

- параллельді алгоритмдерді құру;

- кейбір  есептерді  шешуге  арналған  параллельді  алгоритмдер 

қосымшасын құра білу;

студент міндетті.

         

13. Пәннің күнтізбелік-тақырыптық жоспары және сағат бөлінісі

№

р/с

Тақырып атауы

Дәріс

(сағ.)

Лабор. 

сабақ

(сағ.)

Өзіндік 

жұмыс

(сағ.)

Ағымдқ 

бақылау 

түрі

Аралық 

бақылау 

түрі

1.

Кіріспе. 

Параллель 

компьютерлерге 

сұраныс. 

Параллель 

компьютерлердің 

даму кезеңі.

1

-

4

Блиц-

сұрау

2.

Параллельділік. 

Программалаудың  екі  моделі: 

тізбектелген  және  параллель. 

Мәліметтердің  параллельділігі 

және  есптердің  параллельділігі. 

Программалаудың 

параллель 

модельдері.

2

-

5

Блиц-

сұрау

3.

Параллельді 

компьютерлер. 

Тезорындалуын 

арттыруға 

арналған 

техникалық 

қамсыздандыру.    Параллель 

компьютерлер  түрлері.    Флинн

таксономиясы. 

Жаңа 

таксономияны құру тәсілдері. 

2

-

5

Блиц-

сұрау

4.

Параллель  программалауды  тиімді 

бағалау. 

Орындалу 

уақыты, 

детализациялану 

деңгейі, 

үдеу 

коэффициенті,  құны,  тиімділігі. 

Амдал заңы, Густафсон  заңы.

2

-

5

Блиц-

сұрау,  

лабор. 

жұмысты 

тапсыру

Коллок

виум, 

тест 

5.

Процесстер

мен

синхронизациялану. 

Аппаратты 

деңгейдегі 

синхронизациялану.

Программалау 

тілінің 

синхронизациясы. 

Хабарламаларды 

беру 

синхронизациясы. 

1

4

5

Блиц-

сұрау, 

лабор. 

жұмысты 

тапсыру

6.

Параллельді 

алгоритмдер. 

Параллель  алгоритмдерді  құру: 

декомпозиция, коммуникацияны 

жобалау, ірілендіру. 

3

4

5

Блиц-

сұрау

7.

Параллельді 

алгоритмдер. 

Есептеулерді 

жоспарлау. 

Сұрыптау алгоритмдері.

-

-

5

Блиц-

сұрау

8.

Параллельді 

алгоритмдер. 

Сандық  әдістерді  параллельдеу: 

сызықты  алгебралық  теңдеулер 

жүйесін  шешу.  Тура    және 

итерациялау әдістері.

-

-

5

Блиц-

сұрау

9.

Параллель 

программалау. 

Ағындар  және  мәліметтерді 

өңдеу. 

2

7

5

Блиц-

сұрау, 

лабор. 

жұмысты 

тапсыру

Коллок

виум, 

тест 

10. Параллель 

программалау 

тілдері:  HPF және C++    тілінің 

кеңеймелері, Fortran 90. 

-

-

5

Блиц-

сұрау

11. Параллель  программалау:  PVM, 

MPI,  Open

MP

қолданып, 

үлестірілген  мәліметтерге  енуді 

құру.

-

-

5

Блиц -

сұрау

12. Ғылыми  есептерді  шешудің 

параллель 

алгоритмдерінің 

қосымшалары. 

1

-

2

Блиц-

сұрау

13. Кескіндерді  өңдеу.  Төменгі, 

ортаңғы 

және 

жоғарғы 

деңгейлерде  кескіндерді  өңдеу 

түрлері.

Fourier

түрлендіруі 

және Fourier алгоритмдері.

1

-

4

Блиц-

сұрау

Барлығы

15

15

60

14. Пәннің оқу-әдістемелік картасы

Дәрістер

Тақыр

ып

№ 

Дәріс

№ 

Сабақ жоспары, негізгі дидактикалық бірліктер

Ағымдық 

бақылау 

түрлері

1

1

Кіріспе.  Параллель  компьютерлерге  сұраныс.  Параллель 

компьютерлердің  даму  кезеңі.  Параллель  программалау 

бағыттарының  дамуы.  Параллель  программалаудың 

қолданылу облыстары.

Блиц-

сұрау

2

2-3

Параллельділік. 

Программалаудың 

екі 

моделі:

тізбектелген 

және 

параллель. 

Мәліметтердің 

параллельділігі 

және 

есптердің 

параллельділігі. 

Программалаудың параллель модельдері.

Блиц-

сұрау

3

4-5

Параллельді  компьютерлер.  Тезорындалуын  арттыруға 

арналған  техникалық  қамсыздандыру.    Параллель 

компьютерлер түрлері.  Ортақ жадылы (бөлінетін жадылы) 

көппроцессорлы  жүйелер.  Хатты  беру  мультикомпьютері 

немесе  үлестірілімді  жадылы    компьютерлер.  Флинн 

таксономиясы. Жаңа таксономияны құру тәсілдері.

Блиц-

сұрау

4

6-7

Параллель  программалауды  тиімді  бағалау.  Орындалу  уақыты, 

детализациялану  деңгейі,  үдеу  коэффициенті,  құны,  тиімділігі. 

Амдал заңы, Густафсон  заңы.

Блиц-

сұрау

5

8

Процесстер мен  синхронизациялану.  Күйі,   іс-әрекеті, тарихы 

және  қасиеттері.  Бөлінбейтін  әрекеттер  және  күту 

операторлары.  Синхронизацияны  беру:    күту  операторлары. 

«Сұраныс  беруші-тұтынушы»  түріндегі  синхронизация. 

Блоктау  және  кедергі.Критикалық  секция  есебі.  Аппаратты 

деңгейдегі  синхронизациялану.  Семафорлар.  Мониторлар. 

Программалау тілінің синхронизациясы. Хабарламаларды беру 

синхронизациясы.

Блиц-

сұрау

6

9-11

Параллельді алгоритмдер. Параллель  алгоритмдерді  құру: 

декомпозиция,  коммуникацияны  жобалау,  ірілендіру. 

Есептеулерді  жоспарлау.  Ранг  әдісімен    сұрыптау. 

Салыстыру-  және  –  алмастыру.  Мәліметтерді  бөлу. 

Пузырек әдісімен сұрыптау және жұп- тақ қоюлар арқылы 

сұрыптау.    ShellSort.  Біріктіріп  сұрыптау.  Тез  сұрыптау. 

Параллельдеудің сандық әдістері. Матрицаларды көбейту. 

Сұрыптау  алгоритмдері.  Сандық  әдістерді  параллельдеу: 

сызықты алгебралық теңдеулер жүйесін шешу. Тура  және 

итерациялау әдістері.

Блиц-

сұрау

7

12-13

Параллель  программалау.  Ағындар  және  мәліметтерді 

өңдеу.  Параллель  программалау  тілдері:  HPF және C++  

тілінің  кеңеймелері,  Fortran  90.  PVM,  MPI,  Open MP

қолданып, үлестірілген мәліметтерге енуді құру.

Блиц-

сұрау

8

14

Ғылыми  есептерді  шешудің  параллель  алгоритмдерінің 

қосымшалары.

Блиц-

сұрау

9

15

Кескіндерді  өңдеу.  Төменгі,  ортаңғы  және  жоғарғы 

деңгейлерде кескіндерді өңдеу түрлері. Fourier түрлендіруі 

және Fourier алгоритмдері.

Блиц-

сұрау

Лабораториялық сабақтар

Тақырып

№ 

Сабақ

№

Сабақ жоспары, негізгі дидактикалық 

бірліктер

Ағымдық 

бақылау түрлері

6

1-4

Параллель программалау. С++  тілінің кеңеймесін 

қолдана 

отырып, 

параллель 

алгоритмдерге 

программалық код құру.

Тапсырманы 

тексеру

5

5-8

Программалау 

тілдерінің 

синхронизациясын 

қолдана 

отырып, 

есептерді 

шешу: 

блоктар/блоктан 

алу; 

критикалық 

секция; 

семафорлар.

Тапсырманы 

тексеру

7

9-10

Ағындарды  қолданып,    Linux-  те  программалар 

құру. 

Тапсырманы 

тексеру

7

11-12

Хабарламаларды беруді программалау (MPI). 

Тапсырманы 

тексеру

7

13-15

PVM-де  жұмыс.  Ағындарды  құру  және  PVM-де 

мәліметтерді параллель өңдеу.

Тапсырманы 

тексеру

15. Әдебиеттер тізімі:

Негізгі әдебиеттер

1.

Воеводин Вл. Параллельные вычисления. Санкт-Петербург, 2002 -600с. 

2.

Грегори  Р.  Эндрюс.  Основы  многопоточного,  параллельного  и 

распределенного программирования.  Пер.  с. англ. –М.: Издательский  дом 

«Вильямс», 2003. – 512с.

3.

Акжалова  А.Ж.  Параллельные  вычисления  (учебное  пособие).  –  Алматы, 

2004  - 114с. 

4.

Немнюгин  С.А.,  Стесик  О.Л.    Параллельное  программирование  для 

высокопроизводительных многопроцессорных систем – СПб., 2002. – 400с. 

      Қосымша әдебиеттер

5.

Harry Gordan and Gita Alaghband, (2003). Fundamentals of parallel processing 

published by Pearson Education Inc., ISBN: 0-13-901158-7.

6.

Ananth  Gama,  Anshul  Fupta  and  George  Karypis,  Vipin  Kumar  (2003). 

Introduction to parallel computing (second edition), Addison-Wesley. 

16. Емтихан бағдарламасы

СҰРАҚТАР ТІЗІМІ

№

Сұрақтар мәтіні

1

Параллель компьютерлерге сұраныс. Параллель компьютерлердің даму кезеңі.

2

Параллель программалаудың қолданылу облыстары.

3

Мәліметтердің параллельділігі.

4

Есептердің параллельділігі.

5

Программалау модельдері: тізбектелген және параллель

6

Параллель компьютерлер және суперЭВМ. 

7

СуперЭВМ және өте жоғары өнімділік.

8

ЭВМ  өнімділігін арттыру.

9

ЭЕМ-дегі мәліметтерді параллель өңдеу

10

ЭЕМ архитектурасында параллельділіктің пайда болуының қысқаша тарихы.

11

Параллельділік. Тапсырма деңгейінің паралельділігі. 

12

Параллельділік. Программа деңгейінің параллельділігі. 

13

Параллельділік. Командалар деңгейінің параллельділігі.

14

Параллелді компьютерлер типтері. Көппроцессорлы жүйе.

15

Параллельді компьютерлер типтері. Үлестірімді жадылы мультикомпьютерлер.

16

Флинн таксономиясы. SISD құрылымы.

17

Флинн таксономиясы. SIMD құрылымы.

18

Флинн таксономиясы. MIMD құрылымы.

19

Флинн таксономиясы. MISD құрылымы.

20

Параллельді программалау. OCCAM- параллельді программалау тілі.

21

Гиперкуб. Ағаштар және жұлдызшалар.

22

Параллельді алгоритмдер. Ранг әдісімен сұрыптау.

23

Параллельді алгоритмдер. Көпіршіктер әдісімен сұрыптау.

24

Параллельді алгоритмдер. Біріктіру бойынша сұрыптау.

25

Параллельді алгоритмдер. Тез сұрыптау.

26

Параллельді алгоритмдер. Матрицаларды көбейту.

27

Параллелді программалау. PVM – параллельді виртуальді машина.

28

Параллелді программалау. MPI – хабарлама берілу интерфейсі.

29

OpenMP.

30

Параллель алгоритмдерді қолданбалы есептерді шешуде қолдану

31

Компьютер өнімділігі

32

Флинн таксономиясы. SIМD моделі

33

Мониторлар.

34

Параллель алгоритмдер. 

35

Ранг әдісімен сұрыптау.  

36

«Салыстырып, алмастырып» сұрыптау. 

37

Мәліметтерді бөлу. 

38

Көпіршіктер әдісімен сұрыптау және жұп- тақ қоюлар арқылы сұрыптау.

39

Көпіршіктер әдісімен сұрыптау. 

40

Біріктіріп сұрыптау. 

41

Тез сұрыптау.

42

Параллельдеудің сандық әдістері.

43

Матрицаларды көбейту.

44

Сызықты алгебралық теңдеулер жүйесін шешу.

45

Параллель программалау. 

46

PVM- параллель виртуал машина.  

47

MPI- хабарламаларды жіберу интерфейсі. 

48

BSP- жаппай синхронды параллельділік. 

49

OCCAM- параллель программалау  тілі. 

50

Тез әсер етуші Фортран.

БАҚЫЛАУ-ӨЛШЕУ МАТЕРИАЛДАРЫ ҮЛГІЛЕРІ

№

Бақылау-өлшеу материалдары мәтіні

1

Флинн таксономиясы. SIМD моделі:

А) командалар бір ағыны және мәліметтер көп ағыны; 

В) командалар бір ағыны және мәліметтер бір ағыны; 

С) командалар көп ағыны және мәліметтер бір ағыны; 

D) командалар көп ағыны және мәліметтер көп ағыны.

2

Компьютердің жылдамдық амалын анықтайтын тактілік жиіліктің өлшем бірлігі:

А) МГц;             

В) Гбайт;               

С) Мбайт;             

D) Байт;

3

Процессор разрядтылығы – бұл: 

А) Бір тактіде өз регистрлерінде қанша деректер битін қабылдап және өңдейтіндігін 

көрсетеді;   

В) тактілік жиілік;  

С) ЭЕМ түсіндіре алатын бұйрықтар мен деректер тізбегі;  

D) Қарапайым амалдар санын көрсететін өлшемдер жүйесі.

4

Гиперкубтың диаметрі неге тең?

А) log p ;          

В) 2;             

С) р-1 (р-процессорлар саны);       

D) 1.

5

Параллель есептеудің жедел орындалуы (тиімділігі) мынадай шамамен анықталады:

А) бір процессорлы жүйеде есептеуге кететін уақыттың көп процессорлы жүйеде 

есептеуге кететін уақытқа қатынасымен; 

В) параллель есептеуге кететін уақыттың процессорлар санына көбейтіндісімен;  

С) процессорлар санының қосындысымен; 

D) алгоритмнің тізбекті орындалуына кететін уақытпен.

6

Компьютер өнімділігі (операциялардың орындалу жылдамдығы) мына шамаға 

тәуелді:

А)  процессор жиілігіне;     

В) монитор экранының мөлшеріне;     

С) пернеге басу жылдамдығына;      

D) жүйелік блоктың өлшеміне.

7

Қандай модельді компьютерлерде командалардың орындалуы синхронды жүреді?:

А) SIMD модель;    

В) SISD модель;   

С) MIMD модель;  

D) MISD модель.

8

Қазіргі компьютерлер қандай ғалымның принципі бойынша құрастырылған- :

А) Джон Фон Нейман;    

В) Говард Эйкен;      

С) Блез Паскаль;     

D) Конрад Цузе.

9

Қандай операциялық жүйелер болмайды?

А) Көлемді және супер-ОЖ;         

В) командалық және графикалық;

С) қарапайым және көпдеңгейлі;   

D) желілік және локалды.

БАҒАЛАУ ӨЛШЕМДЕРІ

%

Балды 

баға 

Әріптік 

баға

Дәстүрлі 

баға

Білім алушылардың білімін бағалау 

өлшемдері

100 – 95

4,0

A

94 – 90

3,67

А-

Өте жақсы

Бұл  бағалар  білім  алушыға,  егер  ол 

бағдарламалық 

материалдарды 

толық 

игеруін  көрсеткен  және  қандай  да  бір 

қателіктерге бой алдырмай дұрыс орындаған, 

зертханалық  және  бақылау  жұмыстарын 

уақтылы  әрі  дұрыс  орындаған  және  есептер 

тапсырған,  бұған  қоса  өзіндік  бірегей  ойлау 

қабілетін  танытқан,  бақылау,  коллоквиум 

тапсыруда  қателіктер  жіберменген,  үй 

тапсырмаларын  орындаған,  ғылыми-зерттеу 

жұмыстарымен  айналысып,  пәнді  оқып-

үйрену  барысында  өздігінше  қосымша 

ғылыми 

әдебиеттерді 

пайдаланған, 

бағдарламалық  материалдарды  өз  еркімен 

жүйелей білген жағдайда  қойылады.

89 – 85

3,33

B+

84 – 80

3,0

B

79 – 75

2,67

B-

Жақсы

Бұл 

бағалар 

студентке, 

егер 

ол 

бағдарламалық  материалдарды  75%-дан  кем 

игермесе және бұған қоса жауап беру кезінде 

айтарлықтай 

қателер 

жібермеген, 

зертханалық  және  бақылау  жұмыстарын 

уақтылы  орындаған  және  оны  тапсыруда 

негізсіз  ескертулері болған,  коллоквиум  мен 

үй  тапсырмаларын  дұрыс  әрі  уақытында 

орындап  негізсіз  ескертулермен  тапсырған, 

оқытушының  нұсқауы  бойынша  қосымша 

әдебиеттерді  пайдаланған,  ғылыми-зерттеу 

жұмыстарымен 

айналысып, 

негізсіз 

ескертулер болған және студенттің өздігімен 

түзетілген,  бағдарламалық  материалдарды 

оқытушының  көмегімен  жүйелей  білген 

жағдайда қойылады. 

74 – 70

2,33

C+

69 – 65

2,0

C

64 – 60

1,67

C-

59 – 55

1,33

D+

54 – 50

1,0

D

Қанағаттанар

лық

Бұл  баға  студентке,  егер  ол  зертханалық 

материалдардың  кем  дегенде  50%  игерген, 

бұған  қоса  зертханалық  және  бақылау 

жұмыстарын,  үй  тапсырмаларын  орындау 

кезінде  оқытушының  көмегін  қажет  еткен, 

коллоквиум  тапсыру  кезінде  толымсыз 

жауаптары  мен  негізсіз  ескертулері  болған, 

зерттеу  жұмыстарында  белсенділік  көрсете 

алмаған,  тек  қана  оқытушы  көрсеткен 

әдебиеттермен 

ғана 

шектелген, 

10

Процессор ақпаратты ... өңдейді:

А) екілік кодта;     

В) мәтін түрінде;  

С) ондық санау жүйесінде;  

D) схема түрінде.

материалдарды 

жүйелеуде 

біршама 

қиыншылықтарға  бой  алдырған  жағдайда 

қойылады.

49 – 0

0

F

Қанағаттанар

лықсыз

Бұл баға  студентке,  егер  оның  бағдарламада 

қарастырылған  негізгі  материалдарды  оқуда 

кемшіліктері білінген, пән бағдарламасының 

жартысынан 

астамын 

игермеген, 

жауаптарында  елеулі  қателіктер  жіберген, 

ағымдағы 

формалармен 

қарастырылған 

жеке, 

ағымдағы 

және 

қорытынды 

бақылауларды  орындамаған,  бағдарламада 

қарастырылған барлық негізгі әдебиеттермен 

жұмыс жасамаған жағдайда қойылады.

СТУДЕНТТЕРДІҢ ОҚУ ЖЕТІСТІКТЕРІ ШКАЛАСЫ

апта

№

бақылау түрлері

1

2

3

4

5

мах  балл

1 Сабаққа қатысым

*

*

*

*

*

100

2 Ағымдық бақылау

*

*

*

**

*

100

3 Аралық бақылау: 

коллоквиум,

тест

**

**

100

Барлығы:

100

жүктеу/скачать 1,9 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: