Методика викладання дисципліни "Паралельні та розподілені обчислення"

УДК 004.424

Стаття присвячена методам викладання дисципліни та порівняльному аналізу термінологічних відмінностей між паралельними та розподіленими обчисленнями на основі наукових досліджень.

Ключові слова: паралельні обчислення, розподілені обчислення, грід - технології , GRID система.

Широке використання в наш час розподілених систем паралельної обробки інформації визначає задачі розпаралелювання і розподілення як головні напрямки у вирішенні проблеми створення комп’ютерних інтелектуальних систем нового покоління. Дисципліна "Паралельні та розподілені обчислення"(ПРО)спрямована на оволодіння студентами основ проектування високопродуктивних обчислювальних машин нових поколінь та сучасних високоефективних розподілених комп’ютерних систем з паралельною обробкою великих обсягів оперативної інформації.. На базі набутих знань майбутні фахівці зможуть організовувати автоматизоване проектування програмного забезпечення розподілених багатомашинних обчислювальних систем з використанням ефективних методів ПРО.

Основні завдання дисципліни: вивчення структур сучасних паралельних обчислювальних систем; їх програмного забезпечення; форми подання алгоритмів; чисельні методи для паралельних структур.

В результаті вивчення дисципліни фахівець повинен
знати:

- сучасні архітектури високопродуктивних паралельних та розподілених обчислювальних систем;

- проблематику та основні напрямки досліджень ПРО;

- програмне забезпечення паралельних обчислювальних систем;

- форми подання алгоритмів;

- чисельні методи для паралельних структур.

В результаті вивчення дисципліни "Паралельні та розподілені
обчислення" фахівець повинен
вміти:

- подавати алгоритми для паралельних обчислювальних систем;

- використовувати мови програмування високого рівня;

- використовувати чисельні методи для паралельних структур.

Для оцінки й вибору методів навчання слід використовувати низку наявних класифікацій, здійснених на основі різних засад :

■ за джерелом знань (виокремлюють словесні, наочні й практичні методи, тому що інших джерел, крім слова, образу й досвіду, не існує);

■ за відповідним етапом навчання, на кожному з яких розв'язують специфічні завдання (орієнтація на методи підготовки тих, кого навчають, до вивчення матеріалу, що передбачає пробудження інтересу, пізнавальної потреби, актуалізацію базових знань, необхідних умінь і навичок; та методи вивчення нового матеріалу; та методи конкретизації й поглиблення знань, набування практичних умінь і навичок, які сприяють використанню пізнаного; та методи контролю й оцінки результатів навчання);

■ за способом керівництва навчальною діяльністю безпосередні або опосередковані (виокремлюють методи пояснення педагога й різноманітні методи організації самостійної роботи студентів);

■ за логікою навчального процесу (опора на індуктивні й дедуктивні, аналітичні й синтетичні методи);

■ за дидактичними цілями виділяють методи організації діяльності тих, кого навчають, методи стимулювання діяльності.

Перед тим як почати вивчення різних видів розгалуження обчислювальних процесів необхідно розібратися в базових поняттях. Часто термін «розподілені обчислення» плутають з терміном «паралельні обчислення», іноді їх помилково вважають синонімами.

«Розподілені обчислення - спосіб вирішення трудомістких обчислювальних завдань з використанням декількох комп'ютерів, об'єднаних в паралельну обчислювальну систему.

«Паралельні обчислення - такий спосіб організації комп'ютерних обчислень, при якому програми розробляються як набір взаємодіючих обчислювальних процесів, що працюють паралельно.

Таким чином розподілені обчислення не можуть проводиться на одній обчислювальній машині, а паралельні обчислення можуть проводитися як на одній (многопоточность), так і на кількох машинах. Можливість виконання паралельних обчислень в розподілених системах і призводить до частого помилці, що це одне і теж.

«Розподілена система - це набір незалежних комп'ютерів, які вважаються їх користувачам єдиної об'єднаної системою.

«Паралельні обчислення - обчислення, які можна реалізувати на багатопроцесорних системах з використанням можливості одночасного виконання багатьох дій, що породжуються процесом вирішення однієї або багатьох завдань.

Явище відкритих (добровільних) обчислювальних систем слід виділити в окрему тему і розглядати як практичну реалізацію систем розподіленого обчислення. Такі обчислювальні системи (мережі) найчастіше будуються на базі, так званих GRID систем (мереж).

Грід-технології (Grid) дозволяють створити географічно розподілені обчислювальні інфраструктури, які об'єднують різнорідні ресурси і реалізують можливість колективного доступу до цих ресурсів. Принциповою новизною цих технологій є об'єднання ресурсів шляхом створення комп'ютерної інфраструктури нового типу, що забезпечує глобальну інтеграцію інформаційних і обчислювальних ресурсів на основі мережевих технологій і спеціального програмного забезпечення проміжного рівня (middleware), а також набору стандартизованих сервісів (служб) для забезпечення надійного спільного доступу до географічно розподілених інформаційних та обчислювальних ресурсів: окремим комп'ютерам, кластерам, сховищ інформації та мереж. Основними напрямками розвитку грід-технологій є: обчислювальний грід, грід для інтенсивної обробки даних і семантичний грід для оперування даними з різних баз даних.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. С. Н. Андрианов, а. Б. Дегтярев 1 // параллельные и распределенные вычисления. — с.-петерб.: издательство с.-петербургского университета, 2007. — 61 с.

2. Эндрю таненбаум, мартин ван стеен распределенные системы. Принципы и парадигмы = andrew s. Tanenbaum, maarten van steen. "destributed systems. Principles and paradigms. — санкт-петербург: питер, 2003. — 877 с.

3. Бройнль т. Паралельне програмування. К.: вища школа, 1997. – 358 с.