Параллельные вычисления

В наши дни компьютеры с несколькими многоядерными процессорами стали нормой. Стандарт C++11 языка C++ предоставляет развитую поддержку многопоточности в приложениях. Поэтому, чтобы сохранять конкурентоспособность, вы должны овладеть принципами и приемами их разработки, а также новыми средствами языка, относящимися к параллелизму. Книга «Параллельное программирование на С++ в действии» не предполагает предварительных знаний в этой области. Вдумчиво читая ее, вы научитесь писать надежные и элегантные многопоточные программы на C++11. Вы узнаете о том, что такое потоковая модель памяти, и о том, какие средства поддержки многопоточности, в том числе запуска и синхронизации потоков, имеются в стандартной библиотеке. Попутно вы познакомитесь с различными нетривиальными проблемами программирования в условиях параллелизма.

Организация динамически разрастающихся массивов и процесс их обработки является одной из важных составляющих информационных технологий. Скорость работы таких алгоритмов определяется не только степенью их сложности, но и организацией обрабатываемых данных. В работе представлен принцип организации бинарной структуры для дихотомического разбиения куба.

Усеянная беспечными иллюстрациями и смесью развлекательных и практических примеров программ, книга «Изучай Erlang во имя добра!» является отличным пунктом отправления в иногда безумный, но всегда восхитительный мир Erlang. Вероятно, вас привело к Erlang обещание конкурентности или параллелизма. Возможно, это аспект языка, касающийся распределённых вычислений, а может быть, необычный подход к устойчивости против сбоев. Одним из величайших препятствий на пути изучения Erlang является не столько то, что идеям его свойственна сложность, но и то, что они сильно отличаются от идей большинства других языков, которые вам встречались. Переменные в Erlang не переменны. Вам не следует программировать в ожидании ошибки. Процессы действительно очень дёшевы, и вы можете иметь тысячи их одновременно, даже миллионы, если вам так захочется. Ох, и потом этот странный синтаксис. Erlang совершенно не похож на Java; нет ни методов, ни классов, ни объектов. И, обождите… знак равенства вовсе не означает «равно»… Издание предназначено как для начинающих изучать Erlang, так и для более опытных разработчиков. Даже в том случае, если читатель очень хорошо знаком с Erlang, книга сможет стать справочником и даже научить чему-то новому.

В статье предлагается параллельная версия одного из алгоритмов кластеризации, принцип работы которого основан на так называемом жадном подходе. Для решения задачи распараллеливания алгоритма была выбрана технология CUDA, разработанная компанией NVIDIA. Приводятся программный код и результаты вычислительных экспериментов для матриц схожести разного размера.

Рассмотрены задачи обтекания тел различной геометрической формы при различных скоростях набегающего потока (дозвуковых и сверхзвуковых) в плоском и осесимметричном случаях во всем диапазоне проницаемости: от непротекания до свободного течения. Приведены описания программ по расчету трехмерных нестационарных задач с учетом гравитационного поля (задач неустойчивости Рэлея – Тейлора) с помощью разностной схемы метода крупных частиц на треугольной, шестиугольной и ортогональной расчетных сетках. Для студентов кафедры ИУ-9 «Высокопроизводительные компьютерные системы и технологии» факультета «Информатика и системы управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Компакт-диск, содержащий тексты 20 рабочих программ на алгоритмическом языке ФОРТРАН, предназначенных для решения задач аэрогидродинамики с помощью ППП «КРУЧА-2» прилагается только к печатному изданию.

CUDA – вычислительная архитектура, разработанная компанией NVIDIA и предназначенная для разработки параллельных программ. В сочетании с развитой программной платформой архитектура CUDA позволяет программисту задействовать невероятную мощь графических процессоров для создания высокопроизводительных приложений, включая научные, инженерные и финансовые приложения. Книга написана двумя старшими членами команды по разработке программной платформы CUDA. Новая технология представлена в ней с точки зрения программиста. Авторы рассматривают все аспекты разработки на CUDA, иллюстрируя изложение работающими примерами. После краткого введения в саму платформу и архитектуру CUDA, а также беглого обзора языка CUDA C, начинается подробное обсуждение различных функциональных возможностей CUDA и связанных с ними компромиссов. Вы узнаете, когда следует использовать то или иное средство и как писать программы, демонстрирующие поистине выдающуюся производительность. Издание предназначено для программистов, а также будет полезно инженерам, научным работникам и студентам вузов.

Данная книга описывает процесс создания распределенных, параллельных систем и систем реального времени с точки зрения проектирования архитектуры системы. Подробно рассмотрены ключевые вопросы, возникающие в процессе разработки: управление временем отклика, синхронизация, актуальность и непротиворечивость данных. На многочисленных примерах автор показывает, как с помощью одной и той же универсальной нотации UML описать такие, казалось бы, далекие области, как автоматизированная банковская система, бортовой компьютер автомобиля и система управления лифтами в многоэтажном здании – без привязки к какой-либо программной или аппаратной платформе и языку программирования. Издание будет чрезвычайно полезно аналитикам, менеджерам предприятий и информационных систем, руководителям и архитекторам проектов, а также программистам, которые имеют дело с приложениями UML: книга поможет изложить свои идеи так, чтобы можно было реализовать проект, практически не зная той предметной области, для которой пишется система.

Данная книга представляет собой введение в методы программирования для параллельных ЭВМ. Основной ее целью является научить читателя самостоятельно разрабатывать максимально эффективные программы для таких компьютеров. Вопросы распараллеливания конкретных алгоритмов рассмотрены на многочисленных примерах программ на языке С. В основу книги положен курс лекций для студентов механико-математического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова. Для студентов, аспирантов, научных работников, программистов и всех, кто хочет научиться разрабатывать программы для параллельных ЭВМ.

Объем обрабатываемых данных во всех областях человеческой деятельности продолжает расти быстрыми темпами. Существуют ли эффективные приемы работы с ним? В этой книге рассказывается об Apache Spark, открытой системе кластерных вычислений, которая позволяет быстро создавать высокопроизводительные программы анализа данных. C помощью Spark вы сможете манипулировать огромными объемами данных посредством простого API на Python, Java и Scala. Написанная разработчиками Spark, эта книга поможет исследователям данных и программистам быстро включиться в работу. Она рассказывает, как организовать параллельное выполнение заданий всего несколькими строчками кода, и охватывает примеры от простых пакетных приложений до программ, осуществляющих обработку потоковых данных и использующих алгоритмы машинного обучения.

Если вы уже владеете программированием на языке Haskell, эта книга научит вас использованию множества интерфейсов и библиотек, предназначенных для написания параллельных и конкурентных программ. Вы узнаете, как распараллеливание на многоядерные процессоры позволяет ускорять вычислительно нагруженные программы и как конкурентность облегчает написание программ с активно взаимодействующими между собой и с другими программами потоками. Автор Саймон Марлоу проведёт вас по этому пути, сопровождая его большим количеством примеров, с которыми можно самостоятельно экспериментировать, запуская, изменяя и расширяя. Книга делится на две части, посвящённые таким инструментам, как Parallel Haskell и Concurrent Haskell, включённые в неё упражнения позволят вам научиться:выражать параллелизм в языке Haskell средствами монады Eval и стратегий вычислений;распараллеливать обычный код на языке Haskell в монаде Par;организовывать параллельные вычисления с массивами на основе библиотеки Repa;использовать библиотеку Accelerate для запуска вычислений на графических процессорах;работать с базовыми интерфейсами для написания конкурентного кода;реализовывать высокопроизводительные конкурентные сетевые серверы;писать распределённые программы, запускающиеся на множестве машин сети.

В статье рассматриваются актуальные проблемы обучения параллельному программированию в технических вузах в аспекте формирования необходимых компетенций для успешного позиционирования будущих специалистов ИT-направления на рынке труда. Предлагаются методические приемы для приобретения практических навыков организации параллельных вычислений в высокопроизводительных системах. Описан опыт обучения параллельному программированию в рамках дисциплины «ЭВМ и периферийные устройства» для студентов, обучающихся по ИТ-направлениям.

С появлением микропроцессоров, обладающих большим числом ядер, понимание конкуренции и параллелизма при разработке программного обеспечения стало еще более важным, чем прежде. В книге вы познакомитесь с преимуществами функционального программирования с точки зрения конкуренции, узнаете, как применять акторы для разработки распределенного программного обеспечения, и исследуете приемы параллельной обработки огромных объемов информации на нескольких процессорах. Эта книга поможет вам приобрести новые навыки в разработке программ, благодаря чему вы будете готовы решать сложные задачи в ближайшие несколько лет.

Рассмотрены архитектуры параллельных вычислительных систем, общие вопросы их применения и проблемы программирования, особенности организации вычислительных процессов и инструментальные средства разработки прикладного параллельного программного обеспечения для мультипроцессорных и мультикомпьютерных параллельных вычислительных систем. Пособие также включает курс практических работ, позволяющих освоить средства параллельного программирования. Предназначено для бакалавров по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» при изучении дисциплины «Параллельные вычислительные системы». Может использоваться в качестве основной и дополнительной литературы при изучении дисциплин «Параллельное программирование», «Современные вычислительные системы» и пр.

В пособии содержатся материалы, которые можно использовать при изучении структурной и функциональной организации суперкомпьютеров и параллельных вычислительных систем, а также для освоения принципов их использования. Приводятся основные сведения о классификации архитектур суперкомпьютеров, делается обзор поколений средств вычислительной техники, в результате смены которых появились современные суперкомпьютеры. Описываются основные архитектурные решения одного из подклассов параллельных вычислительных систем – мультипроцессоров. Пособие адресовано студентам, обучающимся по направлениям «Информатика и вычислительная техника» и «Программная инженерия».

В учебное пособие включены основные теоретические сведения о методах программирования для многопроцессорных вычислительных систем, указания по разработке параллельных программ с помощью технологий OpenMP и MPI, а также контрольные вопросы и задачи широкого спектра сложности как для проведения занятий в компьютерных классах и аудиториях, так и для самостоятельного решения. Многие задачи снабжены ответами или решениями, в том числе с образцами кода. Для студентов, аспирантов и преподавателей профильных вузов.

Для того чтобы овладеть языком Cи, знания одного лишь синтаксиса недостаточно. Специалист в области разработки должен обладать четким научным пониманием принципов и методик. Книга «Экстремальный Cи» научит вас пользоваться продвинутыми низкоуровневыми возможностями языка для создания эффективных систем, чтобы вы смогли стать экспертом в программировании на Cи. Вы освоите директивы препроцессора, макрокоманды, условную компиляцию, указатели и многое другое. Вы по-новому взглянете на алгоритмы, функции и структуры. Узнаете, как выжимать максимум производительности из приложений с ограниченными ресурсами. В XXI веке Си остается ключевым языком в машиностроении, авиации, космонавтики и многих других отраслях. Вы узнаете, как язык работает с Unix, как реализовывать принципы объектно-ориентированного программирования, и разберетесь с многопроцессной обработкой. Камран Амини научит вас думать, сомневаться и экспериментировать. Эта книга просто необходима для всех, кто хочет поднять знания Cи на новый уровень. После покупки предоставляется дополнительная возможность скачать книгу в формате epub.

В статье рассматриваются математическая основа и имитационное моделирование процессов насыщения трансформаторов тока апериодическими составляющими токов короткого замыкания. Процессы насыщения трансформаторов тока могут повлиять на правильное действие защит. На электростанциях, в частности атомных, число трансформаторов тока может составлять несколько сотен с различными нагрузками, длинами подводящих кабелей и реализацией релейной защиты. При этом определение времени до насыщения имеет существенное значение для построения схем и принципов построения систем релейной защиты и автоматики электростанций. В статье подробно рассмотрены модели динамических процессов в первичной и вторичной цепях трансформаторов тока в динамике. Приведено математическое описание динамических процессов трансформатора тока в номинальном режиме и при коротком замыкании в первичной его цепи. С учетом результатов моделирования дано обоснование целесообразности использования гипотезы о прямоугольной характеристике намагничивания при упрощенных расчетах процессов насыщения. С помощью компьютерной модели продемонстрирована возможность использования характеристик намагничивания в имеющихся на практике протоколах испытаний в режиме холостого хода для моделирования процессов насыщения. Осуществлено моделирование трансформаторов тока для опыта холостого хода и питания трансформатора тока со вторичной стороны, а также при его работе в условиях короткого замыкания на первичной стороне и известной нагрузке на вторичной стороне. Таким образом, с помощью компьютерного эксперимента можно снять вольт-амперные характеристики и перенести их в модели с насыщением трансформаторов тока уже в режиме короткого замыкания. Показана эффективность динамического моделирования трансформаторов тока. Программная реализация модели выполнена средствами структурного имитационного моделирования в пакете MatLab, основанном на решении уравнений матричных структур и эмуляции. Получена эффективная и адекватная реальному трансформатору тока имитационная модель для определения времени его намагничивания.

Учебное пособие посвящено актуальным вопросам обработки информации. Кратко описываются систолические и волновые матричные процессоры, матричные процессорные системы. Особое внимание уделено перспективным средствам обработки информации – вычислительным системам с программируемой структурой. Приводятся примеры промышленных вычислительных систем, построенных на современной технологической базе. Рассматриваются аспекты параллельного программирования и оценки эффективности параллельных алгоритмов. Приводится методика крупноблочного распараллеливания задач. Пособие предназначено для подготовки бакалавров и магистров по направлениям «Информатика и вычислительная техника», «Программная инженерия», «Фотоника и оптоинформатика».