Teaching at Faculty of Informatics and Information Technology STU Slovakia

not to make better students - to make better human beings

Subjects

  • Parallel programming [SK]

    Cieľom predmetu je poskytnúť študentom znalosti o metódach a prostriedkoch paralelného spracovania s dôrazom na ich využitie pri tvorbe aplikácií. Predmet umožní študentom získať praktické skúsenosti s návrhom efektívnych paralelných algoritmov pomocou programovacích modelov pre symetrické multiprocesory a počítačové klastre, osobitná pozornosť bude venovaná programovacím modelom pre mnohojadrové grafické procesory.
    Znalosti súvisiace s návrhom a realizáciou sekvenčných algoritmov v programovacom jazyku C/C++ v rozsahu bakalárskeho štúdia.

    Podrobné informácie k predmetu

    Obsah predmetu

    • Úvod do paralelného a distribuovaného spracovania
    • Synchronizačné problémy
    • Architektúry paralelných systémov
    • Základné komunikačné operácie
    • Analytické modelovanie paralelných systémov
    • POSIX Threads and Semaphores
    • Open MP
    • MPI
    • CUDA

    Prostredie pre prácu

    V rámci predmetu existuje predprivavené prostredie, ktoré je možné stiahnuť a používať pre vypracovanie úloh a projektu počas semestra. Využíva sa prostredie editora CodeBlocks. Je možné používať iný preferovaný editor. Predpísané sú len knižnice pre jednotlivé úlohy, ktoré je potrebné použiť.
    Repozitár s prostredím

    Zadanie 1

    Cieľ: Vypracovanie synchronizačnej úlohy za použitia knižnice Pthreads.
    Odovzdanie: Úloha sa vypracováva na hodine v 5 alebo 6 týždni.
    Hodnotenie: 10b (minimum 4b)

    Úlohy na cvičenia
    Všetky úlohy sú vypracovávané použitím prostriedkov, ktoré ponúka knižnica Pthreads (tvorba vlákien, mutexy, semafóry, podmienené vykonávanie, korektné ukončenie)

    • Jednoduché synchronizačné úlohy
      Úlohy na postupné precvičenie použitia knižnice Pthread. Predstavuje základ pre úspešné zvládnutie 1 zadania.
    • Synchronizačné problémy
      (Vylučovanie, signalizácia, barierová synchronizácia, znovupoužiteľná bariéra. Pomocou semafórov, pomocou mutexov + podm. premenných)
    • Synchronizačné modely
      (Producenti-Konzumenti, Čitatelia-Zapisovatelia s preferenciou/bez preferencie)
    • Príklady zadaní na precvičenie
      (Cieľom je vhodne skombinovať znalosti z predchádzajúcich cvičení a prednášok pre vyriešenie úloh. Ide o vzorové zadania, ktoré slúžia na precvičenie. Reálne zadanie sa môže líšiť!)

    Užitočné linky

    Zadanie 2

    Cieľ: Spracujte výpočtovo náročnú úlohy s aplikovaním paralelného spracovania na jej riešenie. Využite paralelné programátorské modely OpenMP a MPI, a dosiahnuté zrýchlenia porovnajte a komentujte.
    Termín: Prezentácie vypracovaných tém začínajú v 10 týždni. Pre uznanie odovzdania v riadnom termíne musia byť zadania odovzdané do AISu. Neskoršie odovzdania už podliehajú penalizácií (-2b za každý omeškaný týždeň).
    Hodnotenie: 20b (minimum 8b)

    Témy - výber konzultujte s cvičiacim
    Ide o štandardné výpočtovo náročné úlohy, ktoré majú svoje riešenia. Tieto existujúce algoritmy sa použijú ako základ aplikácie. Hodnotí sa zvládnutie zakomponovania vybraných paralelných modelov pre dosiahnutie zrýchlenia.


    Poznámky k vypracovaniu

    • Študent vybranú tému vypracováva samostatne doma alebo na cvičení a následne ju musí na cvičení odprezentovať osobne cvičiacemu s VYSVETLENÍM jej implementácie.
    • Hodnotenie sa študent dozvie väčšinou hneď po prezentácií, prípadne môže byť vyzvaný aby zadanie dopracoval pre získanie dodatočných bodov alebo naopak pre získanie aspoň minimálneho počtu.
    • Študent musí preukázať dopad použitia stanovených prostriedkov pri vyriešení témy a to ukážkou fungujúceho riešenia v rámci prezentácie a vypracovanými štatistickými podkladmi tvoriacich dokumentáciu.
    • Aplikácia MUSÍ mať preukázatelné (meratelné) zrýchlenie voči implementácii bez paralelizácie.
    • Len aplikácie využívajúce sučasne obe technológie (OpenMP a MPI) môžu získať plný počet bodov. Pri MPI je podmienkou beh programu aspoň na dvoch PC.
    • Odovzdávajú sa vypracované zdrojové súbory a dokumentácia obsahujúca popis témy a riešenia spolu s výslednými meraniami behu programu v sekvenčnom a paralelnom móde (len s OpenMP, len s MPI, MPI + OpenMP) s použitím predpísanych prostriedkov. To znamená, že pre merania v jednotlivých módoch môže vzniknúť viacero spustiteľných programov, alebo jeden program s prepínačom na vstupe.
    • PoužitieMPI clustra na fakulte je kladne hodnotené.

    Užitočné linky

    Semestrálny projekt

    Cieľ: Navrhnutie a spracovanie zaujímavého problému z oblasti paralelného spracovania, jeho spracovanie a predvedenie.
    Termín:

    • Návrh zadania v 11. týždni do AISu po konzultácií s cvičiacim.
    • Prezentácie projektov začínajú na konci semestra v 12. týždni (v 11. týždni +2b)
    • Pre uznanie odovzdania v riadnom termíne musia byť projekty odovzdané do AISu v 12. týždni.
    • Neskoršie odovzdania už podliehajú penalizácií (-2b za každý omeškaný týždeň).

    Hodnotenie: 20b (minimum 8b)

    Návrh zadania projektu - spísaný stručný a krátky opis témy, ktorú spracujete v rámci projektu. Výber konzultujte s cvičiacim a odovzdajte do AISu.

    Možné oblasti projektov - Oblasti prevzaté zo stránky predmetu Pre jednotlivé oblati je uvedených zopár príkladov.

    • Použitie metód a prostriedkov paralelného spracovania vo vašej bakalarskej práce alebo semestrálnom projekte – oznámiť aj vedúcemu práce (jednotlivec)
    • Spracovanie a odprezentovanie zvolenej problematiky nepokrytej v prednáškach (jednotlivec, dvojice)
    • Spracovanie synchronizačného problému tak, ako sú spracovaní obedujúci filozofi (dvojice)
      • Spracovanie problému spiaceho holiča
      • ...
    • Spracovanie jednoduchej synchronizačnej úlohy (ako 1. úloha pri počítačoch) (jednotlivec)
      Pre vzorové riešenie úlohy si môžete zvoliť vypracovanie:
      • cez podmienené premenné a mutexy
      • cez tzv.monitory v zvolenom programovacom jazyku (Java, C# etc.)

      Príklady
      • Študenti a profesori
      • Santa a Elfovia
      • Hokej
      • ...
    • Témy z oblasti strojového učenia (jednotlivec, dvojice)
      • Genetický algoritmus (z predmetu Umelá inteligencia)
      • ...
    • Témy z oblasti počítačovej grafiky (jednotlivec, dvojice)
      • Spracovanie 2. zadania v CUDA
      • Spracovanie 2. zadania v OpenCL
      • ...
    • Vlastné ... (jednotlivec, dvojice)
      • Možnosti paralelného programovania v jazyku LUA
      • Možnosti paralelného programovania v jazyku PHP (Pthreads)
      • Možnosti paralelného programovania v jazyku Ruby
      • ...

    Poznámky k vypracovaniu

    • Študent projekt vypracováva doma samostatne alebo vo dvojici a následne ho musí na cvičení odprezentovať cvičiacemu s VYSVETLENÍM. Hodnotenie sa študent dozvie väčšinou hneď po prezentácií, prípadne môže byť vyzvaný aby projekt dopracoval pre získanie dodatočných bodov alebo naopak pre získanie aspoň minimálneho počtu.
    • Projekt môžu vypracovať aj dvojice, no musí sa to odraziť na rozsahu a podrobnosti spracovania témy.
    • Ak je to vhodné, dokumentácia môže byť spracovaná vo forme prezentácie (powerpoint, html).

    Poznámky k vypracovaniu vo dvojiciach

    • Rozsah spracovania projektu je nutné konzultovať s cvičiacim.
    • Prezentujú obaja z dvojice
    • Pri prezentácií a z dokumentácie musí byť jasné kto z dvojice pracoval na ktorých častiach projektu.

  • Team Project [SK]

    Príprava študentov pre tímovú prácu na projektoch väčšieho rozsahu. Vedieť pracovať v tíme, preukázať schopnosti dorozumieť sa, rozdeliť si úlohy, vytvoriť produkt (jeho časť) zrozumiteľnú a modifikovateľnú pre ostatných. Preukázaním týchto schopností je vytvorenie integrovaného produktu -- výsledku riešenia projektu, ktorý spĺňa požiadavky zadania.

    Podrobné informácie k predmetu

  • Object Oriented Programming (OOP) - Basics [EN]

    Object-oriented programming is the successor of procedural (structural) programming. Procedural programming describes programs as groups of reusable code units (procedures) which define input and output parameters. Procedural programs consist of procedures, which invoke each other.

    The problem with procedural programming is that code reusability is hard and limited – only procedures can be reused and it is hard to make them generic and flexible. There is no easy way to work with abstract data structures with different implementations.

    The object-oriented approach relies on the paradigm that each and every program works with data that describes entities (objects or events) from real life. For example: accounting software systems work with invoices, items, warehouses, availabilities, sale orders, etc.

    This is how objects came to be. They describe characteristics (properties) and behavior (methods) of such real life entities.

    The main advantages and goals of OOP are to make complex software faster to develop and easier to maintain. OOP enables the easy reuse of code by applying simple and widely accepted rules (principles).

    Source

    Java is not a pure Object oriented language, but a so called "Hybrid" language. For any language to be pure object oriented it must follow these 6 points strictly... 1) It must have full support for Encapsulation and Abstraction 2) It must support Inheritance 3) It must support Polymorphism 4) All predefined types must be Objects 5) All user defined types must be Objects 6) Lastly, all operations performed on objects must be only through methods exposed at the objects. Now, java supports 1, 2, 3 & 5 but fails to support 4 (primitive types) & 6 (String s1 = "ABC" + "A" ;).


    IDE


    Java Code Conventions


    JAVA language


    OOP principle

Publications

Bachelor Thesis: Model driven architecture and development
Diploma Thesis: Object tracking on Android
Dissertation Thesis: Automated testing in context of mobile devices