Лекция 1: Параллельное программирование

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

Какая из следующих топологий не является частью кардинальной топологии?

Сетка

Иерархическая (correct)

Цилиндр

Тор

Что из перечисленного является преимуществом использования топологий в приложениях?

Общая производительность

Упрощение кодирования

Оптимизация коммуникационных паттернов (correct)

Увеличение количества процессов

Как определяется любой производный тип данных в MPI?

Список объектов и указателей

Список основных типов и дислокаций (correct)

Список параметров и переменных

Список заголовков и справок

Какой из следующих операторов не является блокирующей операцией в MPI?

MPI_Isend Signup and view all the answers

Что обозначает 'holes' (дыры) в определении производного типа данных?

Неиспользуемое пространство в памяти Signup and view all the answers

Какие типы коммуникации могут использоваться в графовой топологии?

Внутренние и внешние Signup and view all the answers

Сколько узлов в графовой структуре описано в примере?

4 Signup and view all the answers

Какое утверждение о блокирующих и неблокирующих операциях является верным?

Неблокирующая операция, за которой следует соответствующий MPI_Wait, эквивалентна блокирующим операциям. Signup and view all the answers

Какие характеристики являются верными для коллективной коммуникации?

Буфера получения должны иметь точно такой же размер, как и буфера отправки. Signup and view all the answers

Что произойдет, если будет вызвана функция MPI_Abort с недействительным коммуникатором?

Все процессы в MPI_COMM_WORLD будут завершены. Signup and view all the answers

Какова основная особенность операторов редукции MPI?

Операторы всегда коммутативны и ассоциативны. Signup and view all the answers

Что представляет собой топология в контексте MPI?

Способ соединения процессов, независимый от аппаратного обеспечения. Signup and view all the answers

Какова роль функции MPI_Op_create?

Дает возможность создавать производные операции редукции. Signup and view all the answers

Что происходит, когда производится глобальная редукция с использованием MPI_SUM?

Суммируются все значения из всех процессов. Signup and view all the answers

Какова цель использования пользовательских производных типов данных в MPI?

Обеспечивает возможность работы с данными не стандартного типа. Signup and view all the answers

Какое из следующих утверждений о поколениях компьютеров верно?

Четвертое поколение включает микропроцессоры. Signup and view all the answers

Какой из следующих типов MIMD архитектуры является примером?

Мультипроцессорная архитектура Signup and view all the answers

Какое из следующих утверждений о параллельных моделях программирования неверно?

Неявная модель делает взаимодействие процессов видимым для программиста. Signup and view all the answers

Как правильно определить эффективность параллельного выполнения?

$E(n) = \frac{t(1)}{n \cdot t(n)} \cdot 100%$ Signup and view all the answers

Какой из следующих типов операций в MPI является примером коллективных операций?

MPI_Bcast Signup and view all the answers

Что подразумевается под блокирующей передачей данных в MPI?

Программа ждет завершения передачи, прежде чем продолжить. Signup and view all the answers

Какая из следующих формул описывает закон Амдаля?

$S_p = \frac{1}{a + \frac{1-a}{p}}$ Signup and view all the answers

Каково назначение функции MPI_Comm_size?

Определяет количество процессов в коммуникаторе Signup and view all the answers

В чем заключается принцип слабого масштабирования?

Размер проблемы увеличивается пропорционально количеству процессоров. Signup and view all the answers

Signup and view all the answers

Study Notes

Lecture 1: Generations

First generation (1940-1956): Vacuum tubes
Second generation (1956-1963): Transistors
Third generation (1964-1971): Integrated circuits
Fourth generation (1971-present): Microprocessors
Fifth generation (present and beyond): Artificial intelligence (AI)

Lecture 1: Basic Parallel Models

SISD (Single Instruction, Single Data): Uniprocessors (e.g., Pentium)
SIMD (Single Instruction, Multiple Data): Vector processors
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data): Multiprocessor architecture
MISD (Multiple Instruction, Single Data): Doesn't commonly exist

Lecture 1: Architectures

Shared memory
Distributed memory
Hybrid

Lecture 1: Processes and Threads

Process: An instance of the operating system (OS) to execute a program.
Thread: The smallest unit of processing; a sequence of instructions. Threads share global static data, heap (dynamic data), and stack (local data).

Lecture 1: Parallel Programming Models

Message passing: Parallel processes exchange data by sending messages. Examples include PVM and MPI.
Shared memory: Parallel threads share a global address space. Examples include POSIX threads and OpenMP.

Lecture 2: MPI Terminology - Basics

MPI (Message Passing Interface): A task is an instance, a sub-program, or a process in an MPI program.
Group: An ordered set of process identifiers.
Rank: A unique number assigned to each task.
Context: A property that partitions the communication space.
Communicator: The scope for communication operations.

Lecture 2: MPI Functions

Initialization and management calls
Point-to-point communication
Collective operations
Data type creation

Lecture 2: Speed-up and Scalability

Strong scaling: Problem size stays constant.
Weak scaling: Problem size scales proportionally with the number of processors.
Amdahl's Law: A formula that models the speedup that can be achieved by parallelism.

Lecture 3: Blocking/Non-blocking Communication

Blocking communication: Waits for the communication operation to complete.
Non-blocking communication: Allows the program to continue while the communication operation is in progress.

Lecture 3: Parts of Messages

Data part (BUF, COUNT, DATATYPE)
Message envelope (SOURCE, DEST, TAG, COMM)

Lecture 3: Communication Modes (Send modes)

Synchronous send: Completes only when the receive has started.
Buffered send: Always completes, regardless of whether the receive has started, by copying the message.
Standard send: Chooses between Ssend, Bsend based on internal buffer.
Ready send: Sends bit-by-bit once the receive is ready.

Lecture 3: Communication Modes (Receive modes)

Receive call for all modes.
Wildcards are used for receiving messages. Examples are MPI_ANY_SOURCE and MPI_ANY_TAG.

Lecture 3: Deadlock

A situation where processes are waiting for sends or receives that can never occur.

Lecture 4: Communication Modes

Non-blocking communication is aimed at overlapping communication and computations.

Lecture 5: Collective Communication

Characteristics: Synchronization may or may not occur. No use of tags.
Receive/send buffers must have the same size. Terminating all MPI processes associated with a communicator.

Lecture 6: Global Reduction Operators

Associative: Order of sub-reductions not specified.
Examples include max, min, sum, product, logical AND/OR, bitwise AND/OR.

Lecture 7-8: Only Syntax (No details provided in the text)

Lecture 9: Topologies

Topologies are how processes are connected.
Independent of the actual hardware network.
Essential for structure-generic libraries and variable graph structures.

Lecture 10: Graph Topology

Uses hierarchical systems.
Communicators can be intra (within a group) or inter (between groups).
Default communicators: MPI_COMM_WORLD, MPI_COMM_SELF.

Lecture 11: Derived Datatypes

Derived from basic datatypes using constructors.
MPI datatypes are opaque.
Defined by: a list of basic datatypes, and displacements (positive, zero, or negative).

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Description

Этот тест охватывает различные аспекты параллельного программирования, включая поколения вычислительных систем, модели параллельной обработки и архитектуры. Также рассматриваются процессы и потоки, а также их взаимодействие в средах с общей и распределенной памятью.