P4091106 - Computación Científica e Simulación de Altas Prestacións (Módulo Obrigatorio) - Curso 2013/2014

Información

• Créditos ECTS
• Créditos ECTS: 6.00
• Total: 6.0
• Horas ECTS
• Clase Expositiva: 18.00
• Clase Interactiva Laboratorio: 24.00
• Horas de Titorías: 6.00
• Total: 48.0

Outros Datos

• Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007
• Departamentos: Electrónica e Computación, Departamento Externo
• Áreas: Electrónica, Área Externa para o postgrao oficial
• Centro: Escola Técnica Superior de Enxeñaría
• Convocatoria: 2º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
• Docencia e Matrícula: Primeiro Curso (1º 1ª vez)

Profesores

Nome	Coordinador
GARCIA LOUREIRO, ANTONIO JESUS.	SI

Horarios

Nome	Tipo Grupo	Tipo Docencia	Horario Clase	Horario exames
Grupo /CLE_01	Ordinario	Clase Expositiva	SI	SI
Grupo /CLIL_01	Ordinario	Clase Interactiva Laboratorio	SI	SI
Grupo /TI-ECTS01	Ordinario	Horas de Titorías	NON	NON

Programa

Existen programas da materia para os seguintes idiomas:

Castelán

Galego

Inglés

Obxectivos da materia
O obxectivo principal do curso é proporcionar unha visión xeral dos esquemas básicos de paralelización usados en álxebra matricial e simulación numérica. Faise unha revisión dos núcleos computacionales máis comúns na maioría das aplicacións científicas, e das súas versións paralelas, usando MPI e/ou OpenMP para cada tipo de algoritmo.
Contidos
Aritmética con precisión finita. Errores
a. Representación de los números en un computador
b. Aritmética en el computador
c. Errores numéricos en el computador

Álgebra matricial densa
a. Introducción al álgebra con matrices
b. Jerarquía de memoria y álgebra matricial
c. Introducción a los métodos numéricos del álgebra matricial
d. Bibliotecas de álgebra lineal para computación
e. Entornos de ejecución para procesadores multinúcleo y sistemas multi-GPU

Álgebra matricial dispersa
a. Introducción al álgebra matricial dispersa
b. Núcleos computacionales
c. Métodos de resolución iterativos
d. Librerías

Algoritmos paralelos Matriciales en
ingeniería
a. Modelados de problemas en enxeñería.
b. Problemas lineais e non lineais.
c. Computación secuencial e paralela de descomposicións matriciales
(LU, QR, valores propios e singulares).
d. Problemas de optimización.
Técnicas de resolución numérica de Ecuacións
Diferenciais
a. Diferenzas finitas e elementos finitos.
b. Implementaciones paralelas.
c. Métodos multimalla
d. Métodos de descomposición en dominios.
e. Librerías/software para HPC
Outros métodos/algoritmos adecuados para
sistemas HPC
a. Monte Carlo.
b. N-body
c.Optimización combinatoria: algoritmos xenéticos e evolutivos
Bibliografía básica e complementaria
-D. P. O'Leary. Scientific Computing with Case Studies. SIAM 2009, Libro
-D. Knuth. The Art of Computer Programming. Volumen 2. Addison-Wesley, 1997. Libro
-C. T. Kelley, Iterative Methods for Linear and Nonlinear Equations, Siam, 1987, Libro,
-G. Golub, C.F. Van Loade, Matrix Computations, The Johns Hopkins University Press, 1996,
Libro,
-L. N. Trefethen, Numerical Linear Algebra, Siam, 1997, Libro,
-R. W. Hockney, Computer simulation using particles, , 1988, Libro,
-S. J. Farlow, Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, Dover Publications,
1993, Libro,
-E. Saad, Iterative Methods for Sparse Linear Systems, Siam, 2003, Libro,
Competencias
As principais competencias que adquirirá o alumno unha vez finalizada a materia son as seguintes:
Desenvolver habilidades para resolver problemas abertos e complexos no campo da Enxeñería e da Investigación utilizando técnicas de Computación Paralela.
Estudar os algoritmos secuenciales e paralelos máis utilizados en ciencia computacional, e analizar como se poden desenvolver a partir deles aplicacións.
Coñecer o manexo das librerías numéricas de altas prestacións, as súas posibilidades e as súas aplicacións en distintos campos da Enxeñería.
Aprender a resolver problemas de Enxeñería que requiran o uso de técnicas de Altas Prestacións e sistemas distribuídos.
Captar a esencia dos problemas complexos, conseguindo unha capacidade de abstracción que permita construír modelos de simulación en base a uns obxectivos específicos.
Transformar estes modelos en programas executables que o propio alumno sexa capaz de deseñar e construír.
Saber comparar e avaliar alternativas de deseño ou de implantación de sistemas utilizando a simulación discreta, co fin de que o egresado poida axudar na toma de decisións profesionais e empresariais.
Capacidade para traballar en equipos de cariz multidisciplinar.

Metodoloxía da ensinanza
Sesión
maxistral
Exposición oral complementada co uso de medios audiovisuais e a introdución de fases de debate
cos estudantes. Todo iso coa finalidade de transmitir coñecementos e facilitar a
aprendizaxe. Realizaranse sesións maxistrais sobre gran parte dos contidos do temario,
normalmente como punto de partida para o resto de actividades previstas para cada punto.
Seminario
Técnica de traballo en grupo que ten como finalidade o estudo intensivo dun tema. Caracterízase
pola discusión, a participación, a elaboración de documentos e as conclusións ás que teñen
que chegar todos os compoñentes do seminario. Nesta materia utilizaranse seminarios para a
aprendizaxe de certos contidos que, sendo básicos para o desenvolvemento de gran parte do temario,
son en certo xeito transversais ou independentes do resto da materia, como visualización
científica.
Prácticas de laboratorio
Actividade que permite aos estudantes aprender e afianzar os coñecementos xa adquiridos
mediante a realización de sesións prácticas en computadores. As prácticas realizaranse usando os
recursos computacionales do CESGA e os clusters da USC e UDC.
Traballos
tutelados
Actividade que permite aos alumnos traballar en equipo. Formaranse equipos de entre 2 e 3
alumnos e asignaráselles un traballo tutelado. Unha vez desenvolvido terán que expolo en clase.
Proba obxectiva Actividade realizada para a avaliación do coñecemento e as capacidades adquiridas polos alumnos
con esta materia. Consiste nunha proba escrita con preguntas para a avaliación individual
obxectiva de cada alumno
Sistema de evaluación
Prácticas de laboratorio Entrega de prácticas y/o trabajos individuales y defensa de las mismas. 100

Tempo de estudo e traballo persoal
42 horas para asistencia a clase sobre fundamentos básicos e avanzados da materia

150 horas totais do estudante

Recomendacións para o estudo da materia
Para os fundamentos básicos da materia recoméndase cinguirse ao material recomendado polos profesores (textos, apuntes, artigos, etc.), co fin de que o alumno non se disperse ante a gran profusión de recursos bibliográficos existentes. Con todo, para a realización de traballos prácticos recoméndase a procura e selección de recursos en Internet, para maior riqueza nas fontes de aprendizaxe.