Мероприятие 7.1.3. Публикация учебно-методических материалов

Разработка учебно-методических материалов

Одной из задач программы развития ННГУ в области СКТ является подготовка и издание учебно-методических разработок по суперкомпьютерным технологиям для образовательных направлений естественно-научных факультетов (механика, физика, химия, биология и др.). В 2014 году было подготовлено 16 пособий, материалы доступны на нашем сайте.

Разработка учебников и учебных пособий

Важным результатом в данном направлении работ было разработка и издание учебника «Параллельные вычисления. Технологии и численные методы» в 4 томах общим объемом более 1393 стр.

В учебнике изучаются современные технологии параллельного программирования и параллельные модификации классических численных методов. Большое внимание уделяется использованию программных инструментов и библиотек для разработки, отладки, анализа и оптимизации последовательных и параллельных программ.

Лекционная часть рассматривает области применения и основные возможности разных технологий параллельного программирования, а также вопросы построения и анализа эффективных параллельных алгоритмов из разных разделов численных методов. Лабораторный практикум начинается с изучения базовых возможностей технологий и современного инструментария при решении модельных задач и постепенно усложняется, охватывая широкий спектр параллельных алгоритмов, предназначенных для решения прикладных задач из разных предметных областей (физика, биология, финансы). Книга содержит подробные описания и коды программ, позволяющие изучать материал самостоятельно. Изложение сопровождается результатами вычислительных экспериментов и их кратким анализом.

Рассматриваются технологии, ориентированные на кластеры/суперкомпьютеры (первый том; технология MPI), состоящие из вычислительных узлов на базе традиционных многоядерных центральных процессоров (второй том; технологии OpenMP, Intel Cilk Plus, Intel TBB, Intel ArBB, OpenCL), а также гетерогенных узлов с использованием графических процессоров (второй том; технологии NVIDIA CUDA, OpenCL). Изучается представление действительных чисел в виде с плавающей запятой и операции над ними в соответствии со стандартом IEEE 754, на модельных примерах иллюстрируются проблемы возможной потери точности при решении задач и некоторые методы преодоления этих проблем (третий том). Рассматриваются параллельные алгоритмы, реализующие прямые и итерационные методы решения систем линейных алгебраических уравнений с матрицами как общего, так и специального вида (третий том),  итерационные методы решения систем линейных уравнений, методы алгебры разреженных матриц, методы решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений в частных производных, методы Монте-Карло (четвертый том).

В рамках серии «Суперкомпьютерное образование» были изданы два учебника:

• Зорин А.В., Федоткин М.А. Методы Монте-Карло для параллельных вычислений. – М.: МГУ, 2013.
• Стронгин Р.Г. Гергель В.П., Гришагин В. А., Баркалов К. А. Параллельные вычисления в задачах глобальной оптимизации. — М.: МГУ, 2013.

Данная серия «Суперкомпьютерное образование» на Всероссийском конкурсе «Книга года 2013» была признана победителем в номинации «Учебник XXI века».

Значимой учебно-методической работой явилось также разработка и публикация пособия

• Гергель В.П., Сысоев А.В. Суперкомпьютерные технологии и высокопроизводительные вычисления. Предметная область и учебные планы подготовки. – Н.Новгород: ННГУ, 2013.