Paralelizam i konkurentnost

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2024./2025.

Nositelji

Prof. dr. sc.
Josip Knezović
Izv. prof. dr. sc.
Daniel Hofman

Predavanja

Dr. sc.
Branimir Pervan

Laboratorijske vježbe

Hana Ivandić
mag. ing.
Ana Šikić
univ. mag. ing. el. techn. inf.

Opis predmeta

Predmet upoznaje studente s osnovnim konceptima paralelnih računalnih sustava, konkurentnosti i paralelizma. Predmet objašnjava vrste paralelizma na nižim i višim razinama: instrukcijski, zadatkovni, podatkovni, protočni. Zatim objašnjava modele izvršavanja u paralelnim sustavima, osnove konkurentnosti, sinkronizacije, koherentnosti i memorijskih modela. Naučeni koncepti se primjenjuju u oblikovanju i optimizaciji performansi programa za paralelne računalne sustave.

Preduvjeti

Programiranje u programskom jeziku C/C++, osnove operacijskih sustva, osnove arhitekture računala

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
[FER3-HR] Elektrotehnika i informacijska tehnologija - studij
Izborni predmeti (5. semestar)
[FER3-HR] Računarstvo - studij
Izborni predmeti (5. semestar)
Sveučilišni diplomski
[FER3-HR] Audiotehnologije i elektroakustika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Automatika i robotika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroenergetika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektronika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektrostrojarstvo i automatizacija - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Komunikacijske i svemirske tehnologije - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Jezgreni predmeti profila (1. semestar)
[FER3-HR] Računalno modeliranje u inženjerstvu - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računarska znanost - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o mrežama - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o podacima - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)

Ishodi učenja

  1. Razumijevanje tipova paralelizma u računalnim sustavima
  2. Razumijevanje modela izvršavanja u paralelnim sustavima
  3. Razumijevanje koncepta konkurentnosti i razlikovanje od koncepta paralelizma.
  4. Razumijevanje koncepata koherentnosti, sinkronizacije i memorijskih modela u paralelnim sustavima.
  5. Primjena naučenih koncepata u dekompoziciji jednostavnih problema s ciljem paralelnog izvođenja.
  6. Primjena naučenih koncepata u optimizaciji performansi.

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja, nastavni materijali dostupni, teorijski i praktični aspekti tematske cjeline.

Samostalni zadaci

Projektni zadatak koji obuhvaća gradivo predmeta.

Laboratorij

Praktični dio predmeta fokusiran na pojedine stavke iz gradiva.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 0 % 15 % 0 % 15 %
Prisutnost 0 % 5 % 0 % 5 %
Međuispit: Pismeni 0 % 35 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 45 %
Ispit: Pismeni 0 % 65 %
Ispit: Usmeni 15 %

Tjedni plan nastave

  1. Višestruka simultana računanja, Ciljevi paralelizma (npr. propusna moć) naspram višeprocesnosti (npr. kontroliranje pristupa zajedničkim resursima)
  2. Paralelizam, komunikacija i koordinacija, Ciljevi i osnovni modeli paralelizma
  3. Dijeljena memorija, Valentnost, Simetrični multiprocesor (SMP)
  4. Višejezgreni procesori, Dijeljena memorija u odnosu na distribuiranu memoriju
  5. SIMD, vektorsko procesiranje, GPU (grafičke procesorske jedinice), koprocesori
  6. Programski konstrukti za paralelizam
  7. Podjela bazirana na zadacima
  8. Međuispit
  9. Podjela bazirana na podatkovnom paralelizmu
  10. Pogreške u programiranju kojih nema u sekvencijalnom programiranju
  11. Modeli za paralelno izvođenje programa
  12. Procjenjivanje troška komunikacije
  13. Balansiranje opterećenja
  14. Akteri i reaktivni procesi (npr. rukovoditelji zahtjeva)
  15. Završni ispit

Literatura

John L. Hennessy, David A. Patterson (2017.), Computer Architecture, Morgan Kaufmann
Peter Pacheco (2011.), An Introduction to Parallel Programming, Elsevier
Ruud van der Pas, Eric Stotzer, Christian Terboven (2017.), Using OpenMP -- The Next Step, MIT Press
David R. Kaeli, Perhaad Mistry, Dana Schaa, Dong Ping Zhang (2015.), Heterogeneous Computing with OpenCL 2.0, Morgan Kaufmann
Barbara Chapman, Gabriele Jost, Ruud Van Der Pas (2007.), Using OpenMP, MIT Press

Izvedba

ID 183376
  Zimski semestar
5 ECTS
R0 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
15 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

90 izvrstan
75 vrlo dobar
65 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet