C2115 Praktický úvod do superpočítání

Přírodovědecká fakulta
podzim 2021
Rozsah
0/2/0. 2 kr. Ukončení: k.
Vyučováno prezenčně.
Vyučující
RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Tomáš Bouchal (cvičící)
Mgr. Ivo Durník (cvičící)
Garance
RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D.
Národní centrum pro výzkum biomolekul - Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul - Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
C2110 UNIX a programování
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Předmět si smí zapsat nejvýše 42 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 0/42, pouze zareg.: 3/42, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/42
Mateřské obory/plány
předmět má 27 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Předmět je primárně určen pro studenty věnující se výpočtům v oblasti biochemie, chemie i biofyziky. Cílem předmětu je zvýšení schopnosti studentů efektivně využívat dostupné výpočetní zdroje a má za úkol rozvíjet základní znalosti ze skriptování ve smyslu analýzy získaných dat. Zároveň je ve výuce kladen důraz na praktickou aplikaci dostupného software, ať již komerčního, nebo vyvíjeného na Národním centru pro výzkum biomolekul.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen:
- pracovat s datovými úložišti CESNET;
- pracovat v prostředí superpočítačových center MetaCentrum a IT4I;
- analyzovat nároky vědeckotechnických aplikaci;
- zvolit vhodnou strategii pro jejich spouštění v superpočítačových centrech;
- zadávat výpočetní úlohy do dávkového systému PBSPro;
Osnova
  • Historie, využití a budoucnost výpočetní techniky. Příklady reálných problémů řešených ve skupině výpočetní chemie. Přehled výpočetních center v České republice: MetaCentrum, CERIT-SC, IT4Innovation. Zahraniční výpočetní centra.
  • Stručný úvod do UNIXu. Seznámení se s prostředím výpočetního clusteru WOLF, struktura, software. Registrace uživatelů do MetaCentra.
  • Architektura počítače. Reprezentace číselných hodnot v číslicové technice. Od problému k výsledku. Šíření chyb v numerických výpočtech.
  • Fortran jako významný jazyk využívaný v superpočítání. Historie. Syntaxe. Překladače. Numerické knihovny.
  • Urychlení výpočtů pomocí paralelizace. Typy paralelizace. Praktická ukázka použití OpenMP a MPI. Efektivita paralelizace.
  • Dávkové systémy PBSPro a Torque. Zadávání úloh v prostředí MetaCentra využívající programy Gaussian a AMBER. Infinity jako nástavba dávkových systémů.
  • Hardwarové akcelerátory. Molekulární simulace využívající GPU akcelerátory.
Literatura
  • CHIVERS, Ian a Jane SLEIGHTHOLME. Introduction to Programming with Fortran: With Coverage of Fortran 90, 95, 2003, 2008 and 77. Springer. 2012. 619 s. ISBN 978-0-85729-232-2. info
  • CLERMAN, Walter. Modern Fortran: style and usage. New York. Cambridge University Press, 2012. 334 s. ISBN 978-0-521-51453-8. info
  • PACHECO, Peter S. An introduction to parallel programming. Amsterdam; Boston: Morgan Kaufmann, 2011. ISBN 978-0-12-374260-5. info
  • High performance computing: from grids and clouds to exascale. Washington, DC: IOS Press, 2011. Advances in parallel computing, v. 20. ISBN 978-1-60750-802-1. info
Výukové metody
přednášky, diskuse, skupinové projekty v počítačové učebně
Metody hodnocení
schválené písemné protokoly ze studentských projektů, závěrečný test, test se skládá z 50 otázek, více možností, správná odpověď plus jeden bod, nesprávné odpovědi minus čtvrtina bodu, ke složení kolokvia je nutné získat nejméně 35 bodů
Navazující předměty
Informace učitele
Předmět bude vyučován blokově ve dnech 27.-31.1. 2020.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá blokově.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2021/C2115