Организация параллельных процессов. Учебное пособие

Валентин Юльевич Арьков

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.

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.