View source for Algoritmos y Computación de Alto Rendimiento

<div class="thumbnail img-thumbnail">http://wiki.sc3.uis.edu.co/images/a/a8/Logo_sc33.png</div>
<p>&nbsp;</p>Volver a  [[Cursos]]<div class="column clearfix"><div class="col-md-14"><div class="panel-body"><p>'''Algoritmos y Computación de Alto Rendimiento - Código 29451'''</p><p><b>[https://sites.google.com/site/carlosjaimebh/ Carlos Jaime Barrios Hernandez, PhD.]</b> - (c b a r r i o s (@) u i s . e d u . c o )</p><p>Asistencia Técnica-Teórica:. Equipo SC3UIS </p>[[File:progprob.jpg|border|center]]</div></div></div>

==='''PRESENTACION DEL CURSO'''===
<div class="column clearfix">
El desarrollo de algoritmos computacionales para soportar tanto análisis de datos como simulaciones de fenómenos físicos (diseñados, reproducidos en laboratorio, observados o propuestos) es importante para garantizar precisamente la calidad, realismo, confianza y reproductibilidad del conocimiento generado. Dichos algoritmos, que surgen de modelos previamente concebidos se convertirán en códigos que componen programas de computación que serán ejecutados en máquinas computacionales. El rendimiento obtenido y las capacidades, dependen igualmente del algoritmo pero no hay que olvidar que de las características arquitecturales de la máquina computacional utilizada. 

Precisamente, este curso (teórico-práctico) busca fundamentar el desarrollo de algortimos y su implementación en lenguajes de programación que permitan el desarrollo de códigos para atacar un problema físico, ejecutar ese código y obtener el máximo desempeño y confianza. Teniendo en cuenta la diversidad de arquitecturas computacionales que permiten seleccionar que tipo de plataforma se necesita para atacar un problema, igualmente es necesario conocer diferentes aspectos arquitecturales tecnológicos y espacios de desarrollo que permiten la colaboración y la reproductibilidad. 
</div>
==='''Contenido ( No en un orden estricto, Después de Encuesta con los Estudiantes)'''===
<div class="col-md-14">
#Introducción a la Computación Científica
#Fundamentos para el Análisis y Diseño de Algoritmos
#*Principios Básicos de Representación
#*Análisis de Complejidad
#Programación de Algoritmos Científicos cn C/C++ : Una Introducción 
#*Principios Básicos
#*Buenas Prácticas de Desarrollo
#*Compilación Ejecución Eficiente y Optimización
#*Debugging, Profiling and Tracing.
#Sistemas, Plataformas y Ambientes de Desarrollo y Ejecución 
#*Aquitecturas computacionales para investigación (y desarrollo científico)
#**Infrastructuras
#**Repositorios (GitHub/GitLab) y Ambientes Colaborativos
#**Sistemas Operativos (Linux)
#*Interacción y Plataformas de Gran Escala
#Cómputo Científico Paralelo
#*Concurrencia y Paralelismo
#*Paradigmas de Programación Paralela
#**Memoria Compartida con OpenMP
#**Memoria Distribuida con MPI
#**Memoria Hibrida con OpenACC (Y un poco de CUDA)
#**Otras Posibilidades
#*Paralelismo Cuántico : Una introducción
#*Librerias, Solucionadores y Más
</div>
==='''Evaluación'''===
====='''Evaluaciones programadas para el 2do Semestre de 2021'''=====
La evaluación planteada, busca promover el trabajo colaborativo, por equipos que se conforman de acuerdo a la afinidad e interés en una temática específica de la física. Y en ese trabajo se tendrán en cuenta los siguientes aspectos

#'''20%''' Diseño y Análisis de Algoritmo a Realizar '''<s>(Diciembre 7 2021)</s> Viernes 21 de enero de 2022.*'''
#'''20%:''' Implementación y Solución
#'''20%:''' Análisis y Evaluación de Rendimiento
#<u>'''20%:''' Presentación de la propuesta como un póster digital '''(Marzo 8 2022)**'''</u>
#'''20%:''' Trabajos Prácticos en Clase

''Bonus: Participación en seminarios y eventos libres propuestos por el profesor en el transcurso del curso.''


''* La entrega (1) la realizaran en un documento que enviarán al correo del profesor, en *.pdf de máximo 8 (ocho) páginas (que incluye todo, incluyendo figuras, resumen, bibliografía, tablas y gráficas), el tamaño de la letra en 10 puntos cualquier tipo de fuente, en español a manera de borrador de artículo científico en español que contendrá, la estructura común de un articulo científico:''

*TITULO (Un título dado por cada grupo, que genere interés en la lectura del mismo)
*Nombres  de los integrantes (incluir el ORCID y correo electrónico)
*Resumen en español de máximo diez lineas
*Contenido del mismo explicando lo solicitado para la entrega (en el contenido deben estar las tablas, figuras y gráficas)
*Conclusión (acerca por ejemplo, de la complejidad del algoritmo propuesto, o del problema, una conclusión dada por ustedes)
*Bibliografía y fuentes de información.

''** Para la entrega del poster digital, se recomienda enviarlo previamente (lunes 7 de marzo, 8:00pm, en tipo de archivo .pdf a la dirección de correo del profesor, colocando como asunto: Poster Digital {Nombre del Grupo} como archivo adjunto, agregando los nombres de los integrantes en el cuerpo del correo electrónico.). NO HAY ARTICULO ANEXO. Tenga en cuenta que los puntos 2 y 3 deben estar contenidos en la presentación del poster digital y en un repositorio github/gitlab (código de la solución y visualizaciones posibles) o los adjuntan en un .zip al mismo correo. Ejemplos de poster digitales pueden observarse en:'' https://www.nvidia.com/gtc/poster-gallery/ 

==='''Bibliografía y Fuentes de Información'''===
<div class="col-md-14">
Todas las fuentes y material son de libre acceso. Algunas,  tienen el enlace en este sitio directamente tras cumplir autorización por parte de sus autores o de los editores.<div class="panel panel-darker-white-border"><ul><li>Elements of Parallel Computing, Eric Aubanel (Chapman & Hall/CRC)</li><li>Essentials of Computer Architecture, D. Comer (CRC Press)</li><li>High Performance Embedded Computing: Applications in Cyber-Physical systems and Mobile Computing, M. Wolf (Morgan Kaufmann)</li><li>[http://research.microsoft.com/en-us/collaboration/fourthparadigm/ The Fourth Paradigm: Data-Intensive Scientific Discovery]</li><li>[http://www.mcs.anl.gov/~itf/dbpp/ Designing and Building Parallel Programs, by Ian Foster]</li><li>[http://www.cise.ufl.edu/research/ParallelPatterns/ Patterns for Parallel Programming, by Timothy G. Mattson, Beverly A. Sanders and Berna L. Massingill. Software Patterns Series, Addison Wesley Ed., USA. 2009]</li><li>Patterns for Parallel Software Design, Jorge Luis Ortega-Arjona (Wiley)</li><li>Structured Parallel Programming: Patterns for Efficient Computation, M. McCool, A. D. Robison and J. Reinders (Morgan Kaufmann)</li><li>The Art of Concurrency “A thread Monkey’s Guide to Writing Parallel Applications”, by Clay Breshears (Ed. O Reilly, 2009)</li><li>Parallel Scientific Computing in C++ and MPI « A Seamless Approach to Parallel Algorithms and Their Implementation », Karniadakis and Kirby II (Cambridge Press)</li><li>Parallel And Distributed Computation Numerical Methods, D. P. Bertsekas and J. N. Tsitsiklis (Prentice Hall)</li><li>An Introduction to High Performance Scientific Computing, Scientific and Engineering Computation Series, Ll. D. Fosdick, E. R. Jessup, C. J. C. Schauble and G. Dmik (MIT Press)</li><li>The Algorithms Design Manual, S. S. Skiena ( Springer)</li><li>[[:File:BookASPUA2Ed.pdf|Algorithms Sequential and Parallel « A Unified Approach » Miller and Boxer (Computing Engineering Series)]]</li><li>Parallel Algorithms, Cassanova, Legrand and Robert (Chapman and Hall/CRC)</li><li>Fundamentals of Multicore Software Development, Ed. Victor Pankratius, Ali-Reza Adl-Tabatabai and Walter Tichy (CRC Press)</li><li>Introduction to HPC with MPI for Data Science, Frank Nielsen (Springer)</li><li>Programming Massively Parallel Processors « A Hands-on Approach » , Kirk and Hwu (Nvidia/Morgan Kaufmann)</li><li>CUDA Application Design and Development, Rob Farber (Nvidia/Morgan Kaufmann)</li><li>Introduction to High Performance Computing for Scientists and Engineers, Hager and Wellein (Chapman and Hall/CRC)</li><li>Sourcebook of Parallel Computing , Dongarra, Foster, Fox, Groop, Kennedy, Torczon and White (Morgan Kaufmann)</li><li>CUDA Programming: A Developer's Guide to Parallel Computing with GPUs, S. Cook (Morgan Kaufmann)</li><li>The CUDA Handbook: A Comprehensive Guide to GPU Programming, N. Wilt (Addison-Wesley)</li><li>CUDA by Example « An Introduction to General-Purpose GPU Programming » Sanders and Kandrot (Nvidia/Addison Wesley)</li><li>CUDA Fortran for Scientists and Engineers: Best Practices for Efficient CUDA Fortran Programming, G. Ruetsch and M. Fatica (Morgan Kaufmann/PGI/Nvidia)</li><li>HPC@Green IT: Green High Performance Computing Methods, R. Gruber and V. Keller (Springer)</li><li>OpenACC for Programmers: Concepts and Strategies, S. Chandraserkaran and G. Juckeland (Addison-Wesley)</li><li>OpenACC: Parallel Programming with OpenACC, Edited by Rob Farber (Morgan Kaufmann)</li><li>High Performance Parallelism Pearls: Multicore and Many-core Programming Approaches, J. Reinders and J. Jeffers (Morgan Kaufmann)</li><li>[https://www.openmp.org/ OpenMP]</li><li>[https://www.openacc.org/ OpenACC]</li><li>[http://developer.nvidia.com/ NVIDIA]</li><li>[http://www.sc3.uis.edu.co/ SC3]</li><li>[http://www.red-ricap.org/ RICAP]</li><li>[https://computing.llnl.gov/tutorials/parallel_comp/ Computing.llnl.gov]</li><li>[http://www.sc-camp.org/ SC-Camp]</li></ul></div>

==='''Material del Curso (Presentaciones, Códigos y más)'''===

*[[:File:IntroAlgHPC.pdf|Introducción al Curso]]
*[[:File:QuickAlgo.pdf|Fundamentos de Algoritmos]]
*[[:File:AnalAlgo.pdf|Principios de Análisis de Algoritmos: Notación y Términos de Base]]
*[[:File:ArchiCompIntro.pdf|Arquitectura de Computadores y Sistemas: Una Introducción]]
*[[:File:IntroProgCCPP.pdf|Primeros Pasos en Programación]]
*[[:File:IntroProgCCPP2.pdf|Primeros Pasos en Programación - Parte 2]]
*[[:File:IntroPPHPC.pdf|Introducción a la Computación Paralela]]
*[[:File:MemCompOpenMP3.pdf|Programación de Memoria Compartida con OpenMP]]
*[[:File:DistributedMPI14.pdf|Programación de Memoria Distribuída con MPI]]
*Introducción a la Computación Hibrida / Acelerada con GPUs
**[[:File:IntroGPUComp.pdf|Introducción a GPGPU]]
**[[:File:IntroCUDAComp.pdf|Introducción al CUDA]]
**[[:File:IntroOpenACCComp.pdf|Introducción al OpenACC]]
*[[:File:OpenMP-MPI-Intro.pdf|Introducción a la Computación Hibrida: OpenMP + MPI]]
*Primeros pasos en Linux (Extra)
**[[:File:Linux.pdf|Introducción al Linux (Extra)]]
**[[:File:Tutorial Linux.pdf|Tutorial de Linux (Extra)]]

====Posters Digitales====

*[[:File:Grupo Faraday.pdf|Ecuación de Faraday]]
*[[:File:Grupo NBodies.pdf|Problema de N-Cuerpos]]
*[[:File:Grupo Random.pdf|Números Randómicos]]
*[[:File:Grupo1-HE.pdf|Ecuación de Calor]]
*[[:File:Grupo2 PB.pdf|Solución Simple y Unidimensional de Poisson-Boltzmann]]
*[[:File:Grupo3 NS.pdf|Ecuaciones de Navier Stokers para Flujos Planos]]

*