Суперкомпьютерное образование ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИИ Вл.В.Воеводин, А.В.Тихонравов 25 марта 2009 г. - презентация

1 Суперкомпьютерное образование ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В НАУКЕ И ОБРАЗОВАНИИ Вл.В.Воеводин, А.В.Тихонравов 25 марта 2009 г.

2 Реалии нашей жизни Смещение акцентов вычислительного мира в сторону параллельных вычислительных технологий Необходимость получения непрофильных знаний на различных факультетах, во многих организациях Явный недостаток высококвалифицированных специалистов в области параллельных вычислений

3 Как учить? Классическое образование: бакалавр – специалист – магистр Повышение квалификации Профессиональная переподготовка Стажировки Школа (старшие классы лицеев)

4 Учебный процесс и образование

5 Целевая аудитория? Студенты, аспиранты Преподаватели Научные сотрудники и IT-специалисты Школьники старших классов

6 Учебный процесс и школьное образование

7 Форма обучения? Очная, заочная, … Дистанционное обучение Интернет-обучение Школы и конференции, олимпиады и конкурсы

8 Интернет-университет суперкомпьютерных технологий

9 Насколько глубоко учить? Профессиональный уровень Базовый уровень Начальный уровень

10 Кого учить? Прикладники-специалисты Прикладники общего профиля Параллельные программисты Системные программисты Администраторы суперкомпьютерных систем

11 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть вычисления Параллельные вычисления Технологии программирования

12 Высокопроизводительные компьютерные системы (основные классы) FPGAs GP-GPU Cell … … Векторные Многоядерные Классические Компьютеры с общей памятью (SMP) Компьютеры с распределенной памятью Распределенные вычислительные среды Процессорная основа компьютеров

13 Технологии параллельного программирования Традиционные языки + компиляторы Спецкомментарии в традиционных языках Расширения последовательных языков Специальные языки параллельного программирования Библиотеки и интерфейсы для взаимодействия параллельных процессов: MPI, PVM, Linda, Shmem... Параллельные предметные библиотеки: SCALAPACK, MKL, FFTW, DFFTpack, PETSc, CRAY Scientific Library... Специализированные пакеты и программные комплексы: PC-GAMESS, PRIRODA, GAUSSIAN…

14 Информационная структура алгоритмов – основа параллельных вычислений x(i) = a + b(i) (1) y(i) = 2*x(i) – 3 (2) t1 = y(i)*y(i) + 1 (3) t2 = b(i) – y(i)*a (4) Исполнять только последовательно ! Можно исполнять параллельно ! x(i) y(i)

15 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Базовые лекционные курсы Технологии программирования Вычислительная математика и структура алгоритмов

16 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Архитектура вычислительных систем Базовые лекционные курсы

17 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Технологии, инструменты и методы параллельного программирования Базовые лекционные курсы

18 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Параллельная обработка данных Базовые лекционные курсы

19 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Специальные лекционные курсы Прикладники-специалисты – прикладники общего профиля – параллельные программисты – системщики – администраторы

20 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Информационная структура программ и алгоритмов Специальные лекционные курсы Прикладники-специалисты – прикладники общего профиля – параллельные программисты – системщики – администраторы

21 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Администрирование кластерных вычислительных систем Специальные лекционные курсы Прикладники-специалисты – прикладники общего профиля – параллельные программисты – системщики – администраторы

22 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Архитектура и программирование современных микропроцессоров Специальные лекционные курсы Прикладники-специалисты – прикладники общего профиля – параллельные программисты – системщики – администраторы

23 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Технологии программирования MPI, OpenMP, DVM Специальные лекционные курсы Прикладники-специалисты – прикладники общего профиля – параллельные программисты – системщики – администраторы

24 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Технологии программирования Параллельные вычисления и задачи криптографии Специальные лекционные курсы Прикладники-специалисты – прикладники общего профиля – параллельные программисты – системщики – администраторы

25 Задача Алгоритм Метод Программа Компилятор Компьютер Вычислительное дело Компьютерная часть Система смежных практикумов Технологии программирования Вычислительные методы и структура алгоритмов Параллельные вычисления и задачи криптографии Администрирование кластерных вычислительных систем Информационная структура программ и алгоритмов Параллельная обработка данных Технологии, инструменты и методы параллельного программирования Архитектура вычислительных систем Вычислительная математика и структура алгоритмов

26 Дисциплины в учебном плане (направление Прикладная математика и информатика) I II IIIIV V VI Алгебра и геометрия Дифференциальные уравнения Языки программир-я Методы оптимизации Численные методы Практикум на ЭВМ Математический анализ Семестр Теория игр и исследование операций Уравнения математической физики ИнформатикаИнформатика Источник: ЮУрГУ

27 Инфраструктура суперкомпьютерного образования Учебно-методические комплексы Аппаратная база Программное обеспечение Вычислительный полигон Коллективные банки тестов и задач Информационные системы по параллельным вычислениям Средства общения и распространения информации

28 Суперкомпьютерное образование (библиотека учебных материалов Parallel.ru)

29 Коллективный банк тестов СИГМА (по параллельным вычислениям)

30 Коллективный банк тестов СИГМА (по параллельным вычислениям)

31

32