Валентин Арьков - Организация параллельных процессов. Учебное пособие

Организация параллельных процессов. Учебное пособие
Название: Организация параллельных процессов. Учебное пособие
Автор:
Жанры: Руководства | Книги о компьютерах | Прочая образовательная литература
Серии: Нет данных
ISBN: Нет данных
Год: Не установлен
О чем книга "Организация параллельных процессов. Учебное пособие"

В данной работе мы познакомимся с организацией высокопроизводительных вычислений на уровне параллельных процессов. При этом большую задачу приходится разделить на несколько частей, а выполнение каждой части работы поручить отдельному процессу.Первые шаги мы рассмотрим подробно, а потом отпустим читателя в свободное плавание.

Бесплатно читать онлайн Организация параллельных процессов. Учебное пособие


© Валентин Юльевич Арьков, 2020


ISBN 978-5-4498-6204-4

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

В данной работе мы познакомимся с организацией высокопроизводительных вычислений на уровне параллельных процессов. При этом большую задачу приходится разделить на несколько частей, а выполнение каждой части работы поручить отдельному процессу.

Это будет самое первое знакомство на очень простых примерах.

Задание. Прочитайте в Википедии статью «Процесс (информатика)» и выясните, что такое ПРОЦЕСС и как он связан с ПРОГРАММОЙ.


Параллельные процессы могут выполняться на одном локальном персональном компьютере, или на другом (удалённом) персональном компьютере, или на нескольких отдельных компьютерах, или на большом вычислительном кластере, который состоит из некоторого количества самостоятельных материнских плат, объединённых скоростной локальной сетью.

Задание. Прочитайте в Википедии статью «Кластер (группа компьютеров)» и найдите определение КЛАСТЕРА и виды кластеров.

0. Организация работы

Для серьёзного изучения предмета параллельных вычислений можно найти несколько книг на русском языке [1 – 9]. Перед этим имеет смысл получить общее представление об изучаемой технологии. Разобрать какой-нибудь сквозной пример с пошаговым руководством. На западе это называется TUTORIAL. Мы добавили к такому практическому подходу простенькие задания для расширения кругозора и общего понимания материала.


Данная работа продолжает серию работ по параллельному программированию [10, 11].

В работе [10] мы познакомились со стандартными методами работы с потоками в операционной системе Microsoft Windows.

Далее в работе [11] мы освоили основы работы с параллельными потоками по технологии OpenMP. Теперь пришло время для параллельных процессов по технологии MPI. Оформление отчёта мы подробно описали в работе [12]. Анализ данных с помощью сводных таблиц мы подробно рассмотрели в работе [13].

Задание. Скачайте пособия [10 – 13] по ссылкам в списке литературы.

0.1. Отчёт

Отчёт будем оформлять в виде многостраничного файла Microsoft Excel. Напомним, что студентам нашего вуза предоставляется лицензия на установку Microsoft Office 365. Подробности на сайте:

https://www.ugatu.su/

Желающие могут использовать любой другой пакет типа электронных таблиц, например, Libre Office,Таблицы Гугл или что угодно ещё.

Страницы отчёта нумеруем следующим образом: 01, 02, 03 и так далее. Номер страницы указываем на вкладке очередного листа внизу окна Excel.

Первая страница отчёта – титульный лист со всеми необходимыми сведениями.

Вторая страница отчёта – оглавление со ссылками на все страницы документа.

Далее идёт сам отчёт. Все подробности и инструкции – в работе [12].

Задание. Создайте файл отчёта, заполните титульный лист и сохраните под коротким информативным названием.

0.2. Варианты заданий

Во всех работах мы используем одно и то же задание – параллельное численное интегрирование. Номер варианта задания – последняя цифра номера зачётки. Если последняя цифра ноль, берём вариант 10. Нулевой вариант используется только для демонстрации технологии и разбора сквозного примера.

Задание. Определите номер своего варианта и укажите его на титульном листе отчёта.


Исходные данные для численного интегрирования мы используем одни и те же во всей серии работ. Это нелинейная функция с индивидуальным набором коэффициентов и пределы интегрирования. Таблица с вариантами заданий есть в предыдущем пособии [11].

Задание. Опишите свой вариант задания в отчёте на странице 03, включая точное аналитическое решение задачи.

0.3. Среда разработки

В данной работе мы используем среду разработки Visual Studio Community Edition. Она бесплатна для учебных и некоммерческих целей. Мы будем использовать компилятор языка Си. Процесс установки и компиляции мы описали в работе [10].

Желающие могут использовать любой другой компилятор языка Си. Главное, чтобы компилятор поддерживал технологию MPI.

Задание. Запустите среду разработки и убедитесь в её работоспособности.

1. Технология MPI

В предыдущей работе мы рассмотрели технологию OpenMP. В данной работе нам предстоит познакомиться с одной из наиболее распространённых технологий распараллеливания под названием MPI.

Задание. Прочитайте в Википедии начало статьи «Message Passing Interface» и выясните, на какие платформы ориентированы технологии MPI и OpenMP.


Можно сказать, что MPI – это только общий стандарт. Для написания программы нам потребуются соответствующие средства программирования (библиотека). Это будет называться РЕАЛИЗАЦИЯ MPI.

Задание. Прочитайте в Википедии окончание статьи «Message Passing Interface» и выясните, сколько реализаций MPI существует и для каких операционных систем.


Для организации совместной работы потребуется наладить общение между вычислительными процессами. В технологии MPI это коммуникация в форме ОБМЕНА СООБЩЕНИЯМИ.

Задание. Прочитайте в Википедии статью «Межпроцессное взаимодействие» и выясните, какие механизмы взаимодействия процессов может обеспечить операционная система.

2. Установка библиотеки MPI

В данной работе мы рассмотрим работу в среде Microsoft Visual Studio Community Edition – бесплатной для учебных и некоммерческих целей. В предыдущих работах мы рассмотрели процедуру установки Visual Studio [10]. Желающие могут использовать любой другой компилятор м поддержкой MPI.

Компилятор позволяет организовать вызовы библиотечных функций MPI. Но для этого потребуется установить библиотеку MPI. В данной работе мы рассмотрим работу с библиотекой MPICH. Это одна из реализаций стандарта MPI. Желающие могут использовать любую другую библиотеку MPI.

Задание. Прочитайте в Википедии статью «MPICH» и выясните, какие известные компании участвовали в разработке и как расшифровывается название библиотеки.


Процедура установки библиотеки MPI в общих чертах демонстрируется в ролике [15]. Далее мы разберём каждый шаг установки более подробно.

Задание. Посмотрите видеоролик [15].


Нам нужно скачать и установить библиотеку MPICH2. Переходим на сайт проекта:

http://www.mpich.org/

Переходим в раздел Downloads.

Находим ссылку на предыдущие выпуски:

Older releases are available here (рис.2.1).


Рис. 2.1. Сайт проекта


Переходим по указанной ссылке и получаем список разных версий (рис. 2.2).


Рис. 2.2. Версии библиотеки


При первом знакомстве с библиотекой начнём с чего-нибудь простого. Последние версии предлагаются в виде исходных текстов. Мы будем искать предыдущие версии с готовой программой установки MSI. Но для начала разберёмся, что означает это слово из трёх букв.

Задание. Прочитайте в Википедии статью «Установщик Windows» и выясните, что такое 


С этой книгой читают
Изучая операционные системы, важно и понимать теорию, и уметь практически работать на компьютере. Функции любой операционной системы сводятся к понятию управления. Реализация этих функций – это выбор интерфейса пользователя: командная строка, файловый менеджер или оконная система. В курсе ОС мы рассматриваем все три вида интерфейса – практически, но с пониманием теории. Для упражнений будем использовать популярную ОС, название которой буквально п
Гистограмма – это один из самых простых инструментов статистического управления качеством производства. В этой работе будет использоваться электронная таблица для создания исходных данных, а также для построения и анализа гистограммы. Можно также использовать любой другой программный инструмент, позволяющий строить гистограммы.
Перед вами продолжение серии пособий, позволяющих познакомиться с основными технологиями бизнес-аналитики. Многое можно сделать в рамках электронной таблицы, которая превращается в интуитивно понятный интерфейс к продвинутым инструментам анализа данных.В данной работе мы рассмотрим создание реляционной модели и визуализацию иерархии в агрегированных данных с использованием специализированных надстроек.
Системы бизнес-аналитики работают с различными источниками данных с помощью функций ETL (Extract-Transform-Load). Название ETL можно перевести как «извлечение, преобразование и загрузка данных». Имеется в виду загрузка в хранилище данных для дальнейшей обработки в системе бизнес-аналитики.В простейшем случае это загрузка данных в виде одной, объединённой, консолидированной таблицы. В данной работе мы познакомимся с основными этапами ETL на пример
Почему у некоторых людей желания исполняются быстро, а у других не исполняются вообще? «От „хочу“ к „имею“» – инструкция по осознанию, планированию и реализации своих желаний. С ее помощью вы научитесь слушать и слышать себя, поймете, какое направление выбрать в жизни, решите, что на самом деле для вас ценно, и сможете воплощать свои мечты в жизнь. Желайте осознанно, и ваши желания обязательно исполнятся! А книга вам в этом поможет.
В книге изложен мой опыт познания автомобильного газового оборудования. Я ознакомлю Вас с эволюцией автомобильного оборудования, поделюсь тонкостями его монтажа.
Эта книга-учебник предназначена для всех людей, желающих начать свое дело, а также для предпринимателей, которые хотели бы сделать свое дело более социально и экологически полезным и организованным. Книга также будет полезна людям, ищущим ответ на вопрос, чем заняться в жизни. Книга начинается с выяснения вопросов твоего предназначения и затем переходит к изучению инструментов создания бизнеса. Эта книга для людей, которые намерены стать независи
В своей книге я рассказываю, как мы с сыном-второклассником шли к восстановлению нормального зрения и доказали, что быстрое обретение четкого видения без очков возможно. Знакомлю с расписанным по минутам распорядком одного дня нашего марафона. Даю необычные рекомендации по питанию, с учетом группы крови ребенка. В книгу вошли, помимо классических, оригинальные гимнастики, игры, упражнения, неожиданные дополнительные способы, помогающие быстро при
Великая Отечественная. Красные соколы и матерые асы люфтваффе каждодневно решают, кто будет господствовать в воздухе – и ходить по земле. Счет взаимных потерь идет на тысячи подбитых самолетов и убитых пилотов. Но у Григория Зворыгина и Германа Борха – свой счет. Свое противоборство. Своя цена господства, жизни и свободы. И одна на двоих «красота боевого полета».
Гадалке Полине поступает предложение, от которого нельзя отказаться. Если она примет участие в раскрутке начинающей певицы Маши, ей не только хорошо заплатят, но еще и пропиарят ее гадальный салон. Полина соглашается, девушки подружились, но тут выяснилось – за молодой певицей охотится маньяк, выкалывающий жертвам глаза. Но почему он заинтересовался Машей? Нужно срочно найти какое-то пересечение пока никому не известной певички и сумасшедшего уби
Позвольте представиться: Шени, обычный библиотекарь, скромный парень и тихоня, в жизни и мухи не обидевший. Действительно, зачем обижать мух, если у меня намечены жертвы и покрупнее? Ведь свободное время я провожу отнюдь не за чтением книжек, а выполняя заказы гильдии наемных убийц. Однако теперь мне достался по-настоящему опасный соперник. Черные драконы, смертельные проклятия, заклинатели и загадочные убийства. Множество интриг сплелось в один
Плавно машут громадные крылья дракона, проплывает внизу мир – малознакомый, злой, колдовской мир. Глаза человека-оборотня смотрят вперёд – туда, куда несёт его судьба. Зачем он появился в этом мире? Добрый или злой рок забросил Андрея туда, где правит Зло. Сумеет ли он его победить, или станет таким же, как и многие обитатели этого мира – злым колдуном? Груз прошлого лежит на его плечах – где ещё может хорошо жить бывший н