并行計(jì)算試驗(yàn)教學(xué)大綱

1、1并行計(jì)算實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程名稱：并行計(jì)算英文名稱：ParallelParallel ComputingComputing課程編號(hào)：2315202423152024課程性質(zhì)：課程類型：專業(yè)選修是否為獨(dú)立設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課：否適用專業(yè)：軟件工程專業(yè)學(xué)時(shí)與學(xué)分：總學(xué)時(shí)：7272 總學(xué)分：3.53.5實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：1616實(shí)驗(yàn)學(xué)分：0.50.5執(zhí)筆人：陸克中制定時(shí)間：2012-3-122012-3-12一、實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)、性質(zhì)與目的并行計(jì)算是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，除了系統(tǒng)的課堂理論學(xué)習(xí)外，還配有足夠數(shù)量的實(shí)踐內(nèi)容，以鞏固和加深學(xué)生對(duì)并行算法理論、設(shè)計(jì)技術(shù)、分析方法和具體實(shí)現(xiàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)的整體理解。通過課程實(shí)踐，強(qiáng)化

2、學(xué)生“結(jié)構(gòu)一算法一編程” 一體化學(xué)習(xí)方法的意識(shí)，充分理解對(duì)于求解一個(gè)給定問題的任何并行算法，都必須采用某種并行編程語言，最終運(yùn)行在一臺(tái)具體的并行計(jì)算機(jī)上。根據(jù)并行計(jì)算課程的要求，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求如下：(1)熟悉三種以上的主流并行計(jì)算平臺(tái)，包括共享存儲(chǔ)的多處理機(jī)、分布存儲(chǔ)的多計(jì)算 機(jī)和目前流行的PC機(jī)群，要求學(xué)生能夠使用上述幾種并行計(jì)算平臺(tái)所提供的硬/軟件環(huán)境 及工具來開展自己的實(shí)驗(yàn)工作。(2)掌握至少兩種并行程序設(shè)計(jì)語言標(biāo)準(zhǔn)：即分布存儲(chǔ)的MPI和共享存儲(chǔ)的OpenMP。對(duì)面向大型科學(xué)和工程計(jì)算的HPF(高性能Fortran)也應(yīng)盡量了解和熟悉。(3)選擇某些典型的非數(shù)值并行算法和數(shù)值并行算法，

3、使用上述的并行編程語言標(biāo)準(zhǔn)， 至少在PC機(jī)群上編程調(diào)試、分析和運(yùn)行它們。 為了入門，選用課程中簡(jiǎn)單的計(jì)算潮樣本程序?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，通過使用不同的并行程序設(shè)計(jì)模型和不同的并行編程語言，在不同的硬件編程環(huán)境上改造和重現(xiàn)，以便為進(jìn)一步的實(shí)踐打下基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)本課程的過程中， 這些實(shí)踐環(huán)節(jié)是非常必要的和重要的， 它可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)并行 計(jì)算的積極性，縮小理論教學(xué)和實(shí)際應(yīng)用能力之間的差距， 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入一個(gè)思考和探索的 世界，在這個(gè)世界里，他們是學(xué)習(xí)的主動(dòng)參與者，而不再是被動(dòng)的接受者。二、主要儀器設(shè)備及環(huán)境硬件設(shè)備：機(jī)群計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境：LinuxMPICHPVM2HPF三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容）丁與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名

4、稱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)類型1了解并行機(jī)群環(huán) 境通過對(duì)實(shí)際機(jī)群環(huán)境的講 解介紹，使同學(xué)了解機(jī)群的 基本分類，基本組成部件、 基本體系結(jié)構(gòu)以及基本的 軟件構(gòu)成。必做21驗(yàn)證2熟悉目前的主流 并行計(jì)算平臺(tái)熟悉主流并七1算平臺(tái)上 的體系結(jié)構(gòu)以及部署在其 上的MPI、PVM HFP等并行 編程環(huán)境；學(xué)習(xí)并行程序的 編與、編譯、運(yùn)行步驟，了 解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)編程模式和 環(huán)境工具的影響。必做21驗(yàn)證3簡(jiǎn)單并行程序的 編寫在所提供的幾種并行計(jì)算平臺(tái)（主要是機(jī)群）上，實(shí) 際編寫簡(jiǎn)單的MPI、PVM HPF等并行計(jì)算程序。必做21驗(yàn)證4機(jī)群環(huán)境下數(shù)值算法的MPI實(shí)現(xiàn)針對(duì)一些典型的數(shù)值算法， 如矩陣轉(zhuǎn)置、矩陣向量乘、 矩陣分解、線性方程組求 解、FFT等基本1可題，在機(jī) 群環(huán)境中使用MPI設(shè)計(jì)并實(shí) 現(xiàn)具體的并行算法。必做61設(shè)計(jì)5機(jī)群環(huán)境卜非數(shù)值算法的MPI實(shí) 現(xiàn)針對(duì)一些典型的非數(shù)值算 法，如排序、圖論問題、串 匹配、組合優(yōu)化、計(jì)算幾何 等基本問題，在機(jī)群環(huán)境中 使用MPI設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具體的 并行算法。必做61設(shè)計(jì)合計(jì)18四、教材、實(shí)驗(yàn)教材（指導(dǎo)書）1陳國良，并行計(jì)算一結(jié)構(gòu).算法.編程（第3版），高等教育出版社，20032陳國良等，并行算法實(shí)踐，高等教育出版社，20033五、考核方式與評(píng)分辦法1設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)考核方式：現(xiàn)場(chǎng)檢查與實(shí)驗(yàn)報(bào)告