《并行计算》教学大纲

PAGEPAGE5《并行计算》课程简介课程编号：08014921课程名称：并行计算/ParallelComputing学分:4学时：64（课内实验(践)：上机：16课外实践：）适用专业：信息与计算科学建议修读学期：6开课单位：数理科学与工程学院信息与计算科学系先修课程：离散数学、数据结构、可视化编程语言、数学软件考核方式与成绩评定标准：在完成上机实验内容要求的前提下，进行卷面考试。原则上，卷面考试成绩占总成绩的70%，上机实验报告的成绩占总成绩的30%。教材与主要参考书目：《并行计算——结构、算法、编程》（第三版）陈国良编著.高等教育出版社.内容概述：中文：并行计算（parallelcomputing）是将一个应用问题分解成多个子任务，分配给不同的处理器，各个处理器之间相互协同、并行地执行子任务，最终达到对应用问题的求解.并行计算的目的是为了达到加速求解速度，或者增大求解应用问题规模。英文：Parallelcomputingistodivideoneproblemintomanysubtasksassignedtodifferentprocessors.Processorsworkingcooperatewitheachotherandexecutesubtasksinparallel.Eventuallytheproblemissolved.Thepurposeofparallelcomputingistoacceleratethesolvingspeed,orincreasethesizeoftheapplicationproblemstobesolved.《并行计算》教学大纲课程编号：08014921课程名称：并行计算/ParallelComputing学分:4学时：64（课内实验(践)：上机：16课外实践：）适用专业：信息与计算科学建议修读学期：6开课单位：数理科学与工程学院信息与计算科学系先修课程：离散数学、数据结构、可视化编程语言、数学软件一、课程性质、目的与任务并行计算是通过并行机的结构、算法和编程实现高性能计算，达到加速问题求解的速度和提高求解问题规模的目的。本课程传授给学生的知识包括如何运用并行技术及并行机解决大规模应用计算问题的思想、方法和编程环境等，使学生掌握在VC++中运用MPI程序设计进行并行计算的技能。二、教学内容、基本要求及学时分配（按章节列出内容要求学时等，实验上机项目要列在课程内容一栏）课程内容教学要求重点（☆）难点（△）学时安排实验学时上机学时备注第一章并行计算与并行计算机结构模型A4第一节计算与计算机科学☆第二节并行计算机体系结构第三节并行计算概述☆第二章并行计算机系统互连与基本通信操作A4第一节并行计算机互连网络☆第二节选路方法与开关技术☆△第三节一对多播送☆△第四节多对多播送第三章典型并行计算机系统介绍A4第一节共享存储多处理机系统☆第二节分布存储多计算机系统☆△分布共享存储计算机系统☆△机群系统☆△第四章并行计算性能评测A4第一节基本性能指标☆第二节加速比性能定律☆第三节可扩放性评测标准☆第五章并行算法与并行计算模型A4第一节基础知识☆第二节并行计算模型☆△第六章并行算法基本设计策略A4第一节串行算法的直接并行化☆△从问题描述开始设计并行算法☆第七章并行算法常用设计技术B4划分设计技术☆分治设计技术平衡树设计技术☆△倍增设计技术流水线设计技术第八章并行算法的一般设计过程B4PCAM设计方法学划分☆通信组合☆第五节映射第九章并行程序设计基础B4第一节并行程序设计概述第二节进程与线程☆第三节同步与通信☆第四节单核多线程与多核多线程第五节并行程序设计模型第十章共享存储系统并行编程B4第一节基于共享变量的共享存储并行编程第二节POSIX线程☆△OpenMP并行编程☆第十一章分布存储系统并行编程A4第一节基于消息传递的并行编程☆△第二节MPI并行编程☆△第三节基于数据并行的并行编程☆第四节HPF并行编程△第十二章并行程序设计环节与工具C4第一节软件工具与环境并行编译器☆第三节并行程序调试△第四节并行程序性能分析☆第五节图形化并行程序集成开发环境☆实验一环境（dotnetfx与mpich2）的配置与安装4实验二VC++与MPICH2的使用操作4实验三π样本程序的测试4实验四MPIApplication程序设计4（教学基本要求：A-熟练掌握；B-掌握；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配上机项目包括：环境（dotnetfx与mpich2）的配置与安装过程的熟悉、VC++与MPICH2的使用操作、π样本程序的测试、MPIApplication程序设计。总实验学时：16，各项目学时分别为：4、4、4、4。四、教学方法与教学手段教学方法采用现代教学方式与传统课堂教学方式相结合，通过教学课件和多媒体教室设备的使用完成课程内容的传授。注重运用启发式教学方法、问题驱动教学方法和互动问答式教学方法，激发学生进行自主探究学习与深度扩展学习。五、考核方式与成绩评定标准在完成上机实验内容要求的前提下，进行卷面考试。原则上，卷面考试成绩占总成绩的70%，上机实验报告的成绩占总成绩的30%。六、教材与主要参考书目1.《并行计算——结构、算法、编程》（第三版）陈国良编著.高等教育出版社，2011.2.《并行算法》李晓梅等编著.湖南科技出版社，1992.3.《并行算法的设计与分析》（第三版）陈国良编著