Reja: Parallelizatsiya samaradorligi

Giperkub(giperkub) - bu topologiya har bir panjara o'lchami uchun faqat ikkita protsessor mavjud bo'lganda, panjara tuzilishining alohida holatini ifodalaydi; Ma'lumotlar uzatish tarmog'ini tashkil qilishning ushbu varianti amalda juda keng tarqalgan va quyidagi bir qator o'ziga xos xususiyatlar bilan tavsiflanadi:
a) ikkita protsessor, agar ularning raqamlarining ikkilik ko'rinishlari mavjud bo'lsa, ulanishga ega
faqat bitta boshqa pozitsiya;
b) N-o'lchovli giperkubni ikkita (N-1) o'lchovli giperkubga bo'lish mumkin (jami N o'lchamli turli bo'limlar mumkin);
c) har qanday ikkita protsessor orasidagi eng qisqa yo'l protsessor raqamlaridagi turli xil bit qiymatlari soniga teng uzunlikka ega (bu qiymat Hamming masofasi deb nomlanadi).
Chunki har bir protsessor faqat bitta ma'lumotlarni uzatish va qabul qilish operatsiyasida ishtirok etishi mumkin, u holda faqat protsessorlarning o'zaro ta'sir qiluvchi juftlari kesishmaydigan aloqa operatsiyalari parallel ravishda bajarilishi mumkin.
Plaksin M.A.
Milliy tadqiqot universiteti Iqtisodiyot oliy maktabi (Perm filiali), Perm, f.f.d., Biznesda axborot texnologiyalari kafedrasi dotsenti, mapl @ ro'yxati. ru
"SUPER KOMPYUTERLAR" VS "PARALLEL DASTURLASH". "PARALLEL DASTURLASHTIRISH" VS "QO'G'ROQ FAOLIYAT". O‘RTA TA’LIM MAKTABDA “PARALLEL HISOBIYOTLAR” MAVZUSI QANDAY O‘RGANISH?
KALİT SO'ZLAR
Informatika, parallel dasturlash, parallel hisoblash, parallel algoritmlar, superkompyuterlar, boshlang'ich maktab, o'rta maktab, TRIZformashka.
ANNOTATSIYA
Maqola maktab informatika kursiga "parallel hisoblash" mavzusini kiritish masalasiga bag'ishlangan. Bunda yuzaga keladigan bir qator muammolar tilga olinadi, mavzuni o‘rganishdan maqsad, material tanlash, o‘qitish metodikasi bo‘yicha ayrim takliflar, taklif etilayotgan metodikani sinovdan o‘tkazish mexanizmlari va to‘plangan tajribalar ko‘rib chiqiladi. Ushbu materialning o'quv rejasidagi o'rni masalasiga tegilmaydi.
Informatika rivojlanishining zamonaviy bosqichi barcha darajadagi (ko'p mashinali klasterlar, ko'p protsessorli kompyuterlar, ko'p yadroli protsessorlar) hisob-kitoblarning parallelligining ommaviy tarqalishi bilan bog'liq.
Parallelizmning keng tarqalishi hali aniqlanmagan va tahlil qilinmagan jiddiy oqibatlarga olib keladi. Keling, ba'zi nazariy muammolarni sanab o'taylik.
Algoritmlarning zamonaviy nazariyasi ketma-ket algoritm tushunchasini hisobga olgan holda yaratilgan. Qadamlar ketma-ketligi haqidagi talabni rad etish algoritm tushunchasida qanday aks etadi?
Eng kamida oxirgi 20 yil davomida maktabda "algoritm" tushunchasi "ijrochi" tushunchasi bilan uzviy bog'liq holda kiritildi. Bu ketma-ket algoritm uchun tabiiydir. Parallel algoritm haqida nima deyish mumkin? Uni bitta ijrochi yoki bir guruh ijrochilar ijro etadimi? Aniqlik uchun, misol sifatida, "Tank ekipaji" kompyuter o'quv dasturini ko'rib chiqing. Ushbu dasturda talaba uch kishidan iborat tank ekipajining harakatlarini dasturlashi kerak: otishmachi, haydovchi va yuk ko'taruvchi. Ularning har biri o'z buyruq tizimiga ega. Jangovar topshiriqni bajarish uchun (barcha nishonlarni urish) barcha ekipaj a'zolari birgalikda harakat qilishlari kerak. "Tank ekipaji" dasturining o'yin maydoniga misol 1-rasmda ko'rsatilgan.
Savol tug'iladi: bu uch aktyorni mustaqil ijrochilar deb hisoblash kerakmi yoki bitta murakkab ijrochining uchta tarkibiy qismi (qurilmasi) sifatida? Tank ekipaji uchun ikkinchi variant tabiiyroq ko'rinadi, chunki biron bir belgi o'zi vazifani bajara olmaydi. Ammo o'yin murakkablashsa va jangovar vazifa bir vaqtning o'zida ikkita tank uchun belgilansa-chi? Uch tank uchunmi? Bitta ekipajning uchta a'zosi bitta ijrochining uchta qismi deb hisoblanishi mumkin. Ammo har bir ekipaj mustaqil ijrochi ekanligi aniq. Bu shuni anglatadiki, bir nechta tanklar uchun parallel algoritm bir vaqtning o'zida bir guruh ijrochilar tomonidan amalga oshiriladi. Ma'lum bo'lishicha, parallel algoritm uchun ikkala imkoniyatni ham ko'rib chiqish kerak: bir bajaruvchi va bir guruh ijrochilar tomonidan parallel harakatlarni bajarish. Tank ekipaji bo'lsa, chegarani chizish oson. Ijrochi - bu berilgan muammoni hal qila oladigan odam. Bu bajaruvchi bir nechta komponentlardan iborat bo'lishi mumkin, ularning har biri vazifaning ma'lum qismini bajaradi, lekin boshqa komponentlar yordamisiz vazifani mustaqil bajara olmaydi. Ammo "butun ijrochilar" va murakkab ijrochi qismlarini ajratish har doim ham oddiy bo'ladimi - hozir aytish mumkin emas.

Yaqin vaqtgacha parallel dasturlash oz sonli yuqori malakali tizim dasturchilarining sohasi edi. Bugungi kunda u professional kompetentsiyaning bir qismiga aylanib bormoqda. Ammo parallel dasturlash texnologiyasi an'anaviy ketma-ketlikdan sezilarli darajada farq qiladi. Ushbu bayonotni qo'llab-quvvatlash uchun L.L. Bosova, biz parallel hisoblash sohasidagi eng yirik rus mutaxassisi V.V. Voevodina:

“... Parallel arxitekturaning hisoblash texnologiyasini ... yosh mutaxassislar tomonidan o‘zlashtirilishi katta qiyinchiliklar bilan kechmoqda. Bizning fikrimizcha, bu parallel hisoblashlar bilan tanishish, umuman, bu sohada ta'limni nimadan boshlash kerakligidan boshlanmasligi bilan bog'liq. Bundan tashqari, nimadan boshlash kerakligi hech qanday kurslarda umuman yoritilgan. Parallel arxitekturadagi kompyuterlardagi muammolarni tezda hal qilish qobiliyati foydalanuvchilarni kompyuterlar bilan o'zaro ishlashning barcha tanish uslubini o'zgartirishga majbur qiladi. Masalan, shaxsiy kompyuterlar va ish stantsiyalari bilan taqqoslaganda, deyarli hamma narsa o'zgaradi: boshqa dasturlash tillari qo'llaniladi, ko'pchilik algoritmlar o'zgartiriladi, foydalanuvchilar hal qilinayotgan muammolarning ko'plab nostandart va olish qiyin bo'lgan xususiyatlarini taqdim etishlari kerak. , interfeys do'stona bo'lishni to'xtatadi va hokazo. Yangi ish sharoitlarini hisobga olishning to'liq emasligi yangi va bundan tashqari, juda qimmat uskunalardan foydalanish samaradorligini sezilarli darajada kamaytirishi muhimdir.
“Faqatgina talaba imkon qadar ertaroq bilishi kerakki, hisoblash jarayonlarini tashkil qilishning boshqa usullari, balki “operatsiya bo‘yicha operatsiyani” ketma-ket bajarish emas, bu boshqa usullardan eng kuchli zamonaviy hisoblash texnologiyalari, sanoatni yaratishda foydalaniladi. va ilmiy vazifalar va boshqalar. Bu, birinchi navbatda, talabalar e'tiborini iloji boricha tezroq ketma-ket hisoblash falsafasiga tanqidiy munosabatda bo'lish zarurligiga jalb qilish uchun muhimdir. Axir ular maktabda ham, universitetda ham butun ta’lim davomida aynan shu falsafa bilan shug‘ullanishlari kerak. Aynan shu falsafa parallel arxitektura kompyuterlarida ishlashning o'ziga xos xususiyatlarini tushunishga xalaqit beradi.
Bugungi kunda bizga parallel dasturlash texnologiyasini ommaviy o'qitish usullari kerak. Ushbu maqola muallifining fikricha, o'quv jarayonida ketma-ket va parallel dasturlash o'rtasidagi munosabatlarni inqilob qilish vaqti keldi. Shu paytgacha biz avval ketma-ket dasturlashni, keyin esa – ketma-ket algoritmlarni parallellashtirishni o‘rgatganmiz. Endi parallel dasturlashni zudlik bilan o'rgatish masalasini ko'tarishimiz kerak. Ketma-ket algoritm esa parallel algoritmning boshqa qismlari bilan aloqani talab qilmaydigan ma'lum bir qismi sifatida qaraladi. Buni qanday qilish - ochiq savol. Amaliy amalga oshirish va sinab ko'rishni talab qiladigan ba'zi g'oyalar mavjud. Umid qilamizki, bir yildan so'ng keyingi konferentsiyada erishilgan natijalarni muhokama qilish mumkin bo'ladi.
30 yil avval ishlab chiqarishni ommaviy kompyuterlashtirishning boshlanishi aholining kompyuter savodxonligi darajasini oshirishni talab qildi. Bu 1985 yilda maktab o‘quv dasturiga informatika kursining kiritilishiga olib keldi. Ammo Sovet (o'sha paytda rus tilida) versiyasidagi informatika kursi "tugmachali informatika" bilan cheklanib qolmadi - dasturiy paketlar va kompyuter o'yinlari bilan ishlash texnologiyasini o'zlashtirish. U yosh avlodning fikrlash uslubini o'zgartira boshladi. Bu, birinchi navbatda, algoritmiklik, aniqlik, qat'iylik bilan bog'liq. Keyin kompyuter fanlari kursi mantiqiy va tizimli tahlil elementlarini o'z ichiga oldi. Keyinchalik, bularning barchasi XXI asrda juda zarur bo'lgan narsalarni taqsimlashni sezilarli darajada soddalashtirdi. loyiha yondashuvi. Endi biz keyingi o'n yil ichida parallel algoritmlarga aylanishi kerakligi haqida gapiramiz
umumiy fikrlash madaniyatining elementi. Savol: Parallel algoritm kontseptsiyasining rivojlanishi kelajak avlod tafakkuriga qanday ta'sir qiladi, ongni "parallel tarzda" qayta qurish nimaga olib keladi?
Parallel ma'lumotlarni qayta ishlashning ommaviy tarqalishi tegishli tushunchalarni ommaviy va umumiy madaniy toifalarga o'tkazishni dolzarb qiladi. Parallel algoritmlar bilan tanishish savodxonlikning bir qismiga aylanishi kerak, chunki bu algoritmlar nazariyasining asosiy tushunchalari bilan o'tgan chorak asrda sodir bo'lgan. Buni faqat bitta usulda - maktab informatika kursiga tegishli mavzularni kiritish orqali amalga oshirish mumkin. Bu shuni anglatadiki, biz o'rta maktab darajasida parallel dasturlash bilan dastlabki tanishish metodologiyasiga muhtojmiz.
Tarixiy jihatdan, maktab informatika kursiga parallel hisoblash mavzusini kiritishga birinchi urinish yigirma yil oldin qilingan. Yigirma yil oldin, "Algoritmika" deb nomlangan kursda, to'rtburchaklar va uchburchak shakldagi bloklardan tuzilmani qurib, bir nechta brigadalarning parallel harakatlarini boshqargan "Qurilish direktori" ijrochisi tasvirlangan. Bundan tashqari, ushbu ijrochi uchun dasturiy ta'minot dasturi yaratilgan. Voy! Ushbu ajoyib uslubiy rivojlanish 90-yillarning o'rtalarida talabga ega emas edi. U o'z davridan deyarli yigirma yil oldinda edi!
Bugungi kunda vaziyat shunday rivojlandiki, o'rta maktabda parallel hisoblash mavzusi birinchi navbatda superkompyuterlar mavzusi bilan bog'liq. Aynan superkompyuterlarda turli uslubiy ishlanmalar mualliflari o‘quvchilar e’tiborini, hatto bunga ehtiyoj bo‘lmasa ham qaratadi. “Maktabda informatika” jurnalining tegishli bo‘limi “Maktabda superkompyuter ta’limi” deb nomlanganini aytish kifoya. Bu holat ham ijobiy, ham salbiy tomonlarga ega. Ijobiy tomonlar orasida:
Jamiyatda, shu jumladan talabalarda ham, superkompyuterlar mavzusiga qiziqish uyg'otadi. Bu qiziqish yarim asr oldin yirik mashinalar - o'z davrining superkompyuterlari uyg'otgan qiziqishni zamonaviy darajada aks ettiradi;
Superkompyuterlar hamjamiyatining tashkiliy yordami. Har yili yozda Moskva davlat universitetining Hisoblash matematikasi va kibernetika fakultetida Yozgi Superkompyuter Akademiyasi o'tkaziladi. Va har yozda ushbu Akademiya doirasida informatika o'qituvchilari uchun maktab treki tashkil etiladi. Trening bepul. Norezident talabalarga juda qulay shartlarda uy-joy beriladi. 2015-yil sentabr oyida boʻlib oʻtgan “Rossiya superkompyuter kunlari” konferensiyasida maktab boʻlimi va informatika oʻqituvchilari uchun mahorat darsi tashkil etildi. Izchil tashkiliy ishlar ushbu mavzuni targ‘ib qilishdan manfaatdor o‘qituvchilar guruhini aniqlash va shakllantirishga olib keldi;
Vladimir Valentinovich Voevodin kabi yorqin xarizmatik liderning mavjudligi - fizika-matematika fanlari doktori, professor, Rossiya Fanlar akademiyasining muxbir a'zosi, Moskva davlat universiteti tadqiqot-hisoblash markazi direktorining o'rinbosari;
Intelning Rossiya vakolatxonasi va Intelning strategik rivojlanish bo'yicha menejeri Igor Olegovich Odintsov tomonidan qiziqish va qo'llab-quvvatlash (shu jumladan moddiy yordam).
“Superkompyuter” yondashuvining kamchiligi shundaki, u parallel hisoblash mavzusini toraytiradi. Superkompyuterlarning o'zlari odatda maktab o'quvchilari uchun mavjud emas (katta shaharlarda siz ularga ekskursiyada qarashingiz mumkin bo'lganidan tashqari). Ular yo'naltirilgan vazifalar maktab o'quvchilari uchun juda murakkab va ko'p hollarda bevosita amaliy ahamiyatga ega emas va amaliy qiziqish uyg'otmaydi.
Superkompyuter mavzularining tabiiy kengayishi parallel dasturlashni o'rganishdir. Hozirgi vaqtda parallel dasturlarni bajarish uchun superkompyuter bo'lishi shart emas. Ko'p yadroli protsessor yoki grafik tezlatgichlar to'plamiga ega video karta etarli. Va bu deyarli hamma uchun mavjud. Bu yo‘nalishdagi ishlar qatorida M.A.ning nomzodlik dissertatsiyasini qayd etamiz. Sokolovskaya bo'lajak informatika o'qituvchilariga parallel dasturlash asoslarini o'rgatish metodikasi va E.Yu. Kiseleva maktab o'quvchilari tomonidan CUDA texnologiyasini ishlab chiqish bo'yicha.
Ushbu maqola muallifining fikriga ko'ra, spuerkompyuterlar va parallel dasturlashga e'tibor qaratish parallel hisoblash mavzusini sezilarli darajada yomonlashtiradi va murakkablashtiradi, talabalarni ko'plab muhim va mavjud masalalardan chalg'itadi. Mavzuning maqsadi "parallel
"O'rta maktabda hisoblash" haqiqiy "parallel dasturlashni o'rgatish" emas (tegishli til konstruktsiyalarini, dasturlash tillari va texnologiyalarini o'rganish), balki o'quvchilarni mos keladigan tushunchalar to'plami bilan tanishtirish va parallel ishlashning xususiyatlarini tushunishdir. Atrofimizdagi va ichimizdagi dunyo murakkab parallel tizimdir. Va bu tizimning o'zi parallelizm tushunchalari va mexanizmlarini o'zlashtirish uchun juda ko'p materiallarni beradi. Buning uchun MPI va OpenMP texnologiyalari kabi murakkab sun'iy konstruktsiyalar kerak emas. Maktab kompyuter fanlari parallel fikrlashni rivojlantirishi kerak. Va keyin universitet bu fikrlashda kasbiy bilim, ko'nikma va qobiliyatlarni qo'ysin. Maktabda superkompyuterlar bilan tanishish va parallel dasturlashni o'rganish emas, balki hayotda doimiy va keng qo'llaniladigan "qo'shma faoliyat" mexanizmlarini o'zlashtirishni ta'kidlash mantiqan. Kurs sizni quyidagi savollarni aks ettirishga taklif qiladi:
1) Bir nechta ijrochilarning hamkorligi (bir nechta ekskavatorlar tomonidan ariq qazish) va bir nechta ishlov berish moslamalari mavjudligida bir ijrochining "ichida" parallellashtirish (men olma o'qiyman va yeyman). Kompyuter fanida bu ko'p mashinali kompleks va ko'p yadroli protsessor bo'ladi.
2) Parallelizm turlari: haqiqiy parallellik va psevdoparallelizm (bitta protsessor bir nechta dasturlarni qismlarga bo'lib bajaradi).
3) Bir turdagi (ekskavatorlar) va har xil turdagi (tank ekipaji) ijrochilar.
4) Bir turdagi va har xil turdagi asarlar.
5) "Ijrochilar - ish" nisbati: 1 ta bajaruvchi - 1 ta ish, 1 ta bajaruvchi - N ish (pseudoparallel bajarish yoki turli ishlar uchun bir nechta ishlov berish moslamalari mavjudligida haqiqiy parallellik), N ta bajaruvchi - 1 ta ish, N ta bajaruvchi - N ish joyi.
6) Ijrochilar faoliyatini muvofiqlashtirish. Tasdiqlash turlari: ish qismlari bo'yicha, vaqt bo'yicha, faoliyat natijalari bo'yicha, resurslar bo'yicha.
7) Resurslar. Resurslar umumiy va umumiy bo'lmagan, iste'mol qilinadigan va qayta foydalanish mumkin. Iste'mol qilingan resurslardan foydalanish (keng ma'noda "axlat yig'ish").
8) Xuddi shu asarni bir ijrochi va bir guruh ijrochilar tomonidan bajarish. Ish tezligining ijrochilar soniga bog'liqligi. Ish narxining ijrochilar soniga bog'liqligi. Ijrochilar sonining ko'payishi bilan ish tezligining chiziqli bo'lmagan o'sishi. Kritik yo'l. Ijrochilarning optimal soni. Ijrochilarni optimal yuklash. Optimal protsedura. Yukni muvozanatlash.
9) Ijrochilarning resurslar uchun raqobati. Bloklash. Clinch (o'lik nuqta).
10) Ijrochilarning harakatlarini muvofiqlashtirish mexanizmlari.
11) Kompyuterda jarayonlarning psevdoparallel bajarilishi (bitta resurs - protsessorning bajarilish jarayonlarini ajratish).
12) Algoritmlarning parallellashtirishga mosligi. Mumkin bo'lgan parallelizatsiya darajasi. Parallellashtirib bo'lmaydigan algoritmlarning mavjudligi.
E'tibor bering, yuqoridagi ro'yxat maqola muallifining shaxsiy fikrini ifodalaydi va muhokama, qo'shimchalar va tuzatishlar uchun ochiqdir. Qolaversa, muallifning fikricha, “superkompyuterlar hamjamiyati” maktab uchun “ijtimoiy buyurtma”ni: maktab bitiruvchilarida qanday bilim, ko‘nikma va malakalarni ko‘rishni xohlashini shakllantirish juda foydali bo‘lar edi. “Superkompyuter olami” maktabi bitiruvchisi bugungi bitiruvchidan nimasi bilan farq qilishi kerak? Buyurtma bo'lsa, natija bo'ladi. Yangi misol. Rossiya Superkompyuter kunlari-2015 ning birinchi kunida ikkita hisobotda zamonaviy superkompyuterlarning tezligi protsessorlarning kuchi (jamoatchilik diqqat markazida) emas, balki operativ xotira tezligi bilan belgilanadi degan fikr yangradi. Aynan u to'siq bo'lib qoladi, uning o'tkazuvchanligi butun tizimning unumdorligini belgilaydi. Natijada anjumanning ikkinchi kunida o‘qituvchining mahorat darsi ishtirokchilari ushbu maqola muallifi tomonidan ixtiro qilingan markaziy protsessor, operativ xotira va kesh xotiraning o‘zaro ta’sirini ko‘rsatadigan o‘yinni o‘tkazdilar. Materialni taqdim etish tartibi va shakli ochiq savoldir.
Materialni kompyuterning ishlashi bilan bog'liq bo'lmagan misollar bilan ko'rsatish kerak. Ijrochilar moddiy ob'ektlarni manipulyatsiya qilishlari kerak.
Mashg'ulotlarning imkon qadar ko'p qismi biznes (tashkiliy va faoliyat) o'yinlari xarakterida bo'lishi kerak.
Ushbu talablarni bajarish o'rganilayotgan materialni tushunishni osonlashtiradi. Bu maktabda informatika darslarida (jumladan, boshlang'ich!) Ushbu metodologiyadan foydalanganda ham, kattalarni o'qitishda ham foydali bo'ladi: informatika o'qituvchilari va talabalar. Maktab o'quvchisi, maktab o'qituvchisi, asosiy bo'lmagan mutaxassislik talabasi tanishish va tushunish darajasida to'xtashi mumkin. Kasbiy talaba keyingi qadamni qo'yishi va bu mexanizmlarni kasbiy darajada o'rganish uchun tanishishdan o'tishi kerak. Ammo bu allaqachon mavzu bilan dastlabki tanishish usulidan tashqarida bir qadamdir.
Ushbu maqola muallifi 2013 yilda TRIZformashka-2013 tanloviga tayyorgarlik ko'rish davrida parallel hisoblashlarni o'rganish metodologiyasini tayyorlash bo'yicha ishni boshlagan va keyingi yillarda ham davom ettirgan.
(“TRIZformashka” – informatika, tizimli tahlil va TRIZ boʻyicha mintaqalararo internet tanlovi. U har yili mart oyining ikkinchi yarmida oʻtkaziladi. Ishtirokchilarning yoshi 1-sinfdan 4-kursgacha. Geografiya Vladivostokdan Rigagacha. Ishtirokchilarning o'rtacha soni - 100 ta jamoa (300 kishi .), maksimal - 202 jamoa (600 dan ortiq kishi.) Tanlovning veb-sayti www.trizformashka.ru.) Keyin, 2013 yilda ishning maqsadi shakllantirildi. quyidagicha:
1. Ikki-uch yil ichida ijrochilarning tavsifini, parallel hisoblash bilan bog'liq o'yinlar va vazifalar to'plamini tayyorlang;
2. Ularni (qisman, har yili) tanlov ishtirokchilariga taklif qilish;
3. Ularning reaktsiyasini tahlil qiling (uni hal qilganlar sonini, ularning yoshini, yechimning muvaffaqiyatini, tipik xatolarni, muammolarni shakllantirishda aniqlangan noaniqliklarni va boshqalarni taxmin qiling). TRIZformashka tanlovi vazifalarni tuzatish uchun qulay vosita bo'lib chiqdi, chunki
barcha yoshdagi (I sinfdan IV sinfgacha), turli mintaqalardan, turli ta'lim muassasalaridan reaktsiya olish imkonini berdi.
O‘tgan yillar davomida ularni sinovdan o‘tkazish uchun quyidagi uslubiy vositalar va platformalar tayyorlandi.
1. 2013 yildan boshlab parallelizm bo'yicha vazifalar TRIZformashka tanloviga kiritilgan (2013 yildan boshlab tanlovda "Parallel hisoblash" subtitrlari mavjud). Ish turlari ro'yxati quyida ko'rsatilgan;
2. 4-sinf informatika darsligining yangi tahriri uchun parallellik bobi tayyorlandi. Material Perm shahridagi 10-sonli litseyning 3 va 4-sinflarida sinovdan o'tkazildi;
3. "Tank ekipaji" kompyuter o'yini ishlab chiqilgan va 2014 yildan beri TRIZformashka tanlovida qo'llanilmoqda;
4. Bir qator o'yinlar ishlab chiqilgan va sinovdan o'tgan bo'lib, ularda quyidagi masalalar o'z aksini topgan:
Ijrochilar faoliyatini muvofiqlashtirish. Har xil turdagi muvofiqlashtirish;
Bitta ijrochi va bir guruh ijrochilar tomonidan bir ishni bajarish. Ish tezligining ijrochilar soniga bog'liqligi. Ijrochilar sonining ko'payishi bilan ish tezligining chiziqli bo'lmagan o'sishi. Kritik yo'l. Ijrochilarning optimal soni. Ijrochilarni optimal yuklash. Optimal harakat tartibi;
Resurslar. Umumiy va umumiy bo'lmagan resurslar;
Ijrochilarning resurslar uchun raqobati. Bloklash. Clinch (o'lik nuqta). Quyidagi turdagi muammolar taklif qilindi va sinovdan o'tkazildi:
1. Tasdiqlash turlari bo`yicha topshiriqlar. (Maktab oshxonasida qanday muvofiqlashtirish turlari mavjud?);
2. "Tank ekipaji" o'yini. Parallel algoritm qurish vazifasi;
3. Pudratchi "Qurilish". Shu bilan birga, bir vaqtning o'zida ishlaydigan jamoalar gorizontal va vertikal nurlardan strukturani qurishadi. Vazifalar ko'rsatilgan algoritmni bajarish, yangi algoritmni ishlab chiqish, berilgan algoritmdagi xatolarni topish, algoritmlarni tadqiq qilish (turli algoritmlardan foydalangan holda qurilish vaqtlarini solishtirish, qurilish xarajatlarini taqqoslash, mehnatni qayta taqsimlash orqali tejash imkoniyatini baholash va boshqalar) vazifalarini o'z ichiga oladi. ;
4. Resurslar uchun raqobat. Uchta cho'chqaning har biri o'z kechki ovqatini tayyorlamoqda. Har bir cho'chqa uchun u qanday idishlarni pishiradi, buning uchun qanday resurslar (uskunalar, idishlar va boshqalar) kerakligi va bu resurslardan qancha vaqt foydalanish kerakligi ko'rsatiladi. Har bir cho'chqa uchun ish jadvalini tuzish talab qilinadi, agar u oshxonada yolg'iz ovqat pishirsa, agar ular juft bo'lib pishirsa, uchtasini birdan pishirsa. Pishirish vaqtini minimallashtirish kerak;
5. Tarmoq jadvali. Tarmoq diagrammasi berilgan. Quriladigan inshootni tasvirlash (sxematik tarzda) talab qilinadi, ma'lum miqdordagi brigadalar bilan qurilishga necha kun kerak bo'ladi, ishning qaysi qismi ma'lum bir vaqtga qadar tugallanadi;
6. Qatlamli-parallel shakllar. Turli mezonlar bo'yicha ishni rejalashtirish. Ish topshirig'i, xodimlarning unumdorligi, to'lov qoidalarini hisobga olgan holda. Belgilangan vaqtda ishni bajarish uchun zarur bo'lgan ishchilar sonini aniqlash, ma'lum miqdordagi ishchilar uchun ishning davomiyligini aniqlash, ishning narxini minimallashtirish uchun zarur bo'lgan ishchilar sonini aniqlash talab etiladi;
7. Gantt diagrammalari. Matnda ustaxonani rekonstruksiya qilish bo'yicha ish rejasi tasvirlangan: ishchilar tomonidan talab qilinadigan harakatlarning davomiyligi va o'zaro ketma-ketligi. Ob'ektni tugatish muddatini, ishchi kuchidagi muayyan o'zgarishlarning oxirgi muddatini o'zgartirishni, ma'lum bir sanaga jalb qilingan ishchilar ro'yxatini aniqlash talab qilinadi.
8. Takroriy ishlarni muvofiqlashtirish. Har bir qurilma turli xil uskunalarda qayta ishlanishi kerak bo'lsa, har xil ko'rsatkichlarga ega bo'lgan har xil miqdordagi jihozlar mavjud bo'lsa, eng qisqa vaqt ichida qurilmalar partiyasini yaratish topshirilsin. Har bir uskunani ishga tushirish va ishlash vaqtini rejalashtirish, ishlamay qolish vaqtini minimallashtirish talab qilinadi.
Bugun bizda quyidagi natijalar mavjud:
1. "Paralel hisoblash" mavzusini o'rganishga yondashuv shakllantirildi: informatika muammolaridan emas, balki "hayotdan", "birgalikda faoliyat" ga e'tibor qaratish;
2. Parallel hisoblash bo'yicha boshlang'ich kursda aks ettirilishi taklif qilingan savollar ro'yxati shakllantirildi;
3. Muammolarning ayrim sinflari tuzilgan. To'plangan tajribaga asoslanib, qanday vazifalarni ixtiro qilish kerakligini baholash mumkin;
4. Nomlangan sinflar uchun topshiriqlar jamlanmasi tayyorlandi. Muammolar 2013, 2014, 2015 yillardagi TRIZformashka tanlovlarida sinovdan o'tkazildi. va / yoki boshlang'ich maktabda (Perm shahridagi 10-sonli litseyning uchinchi va to'rtinchi sinf o'quvchilari bilan sinfda);
5. Ishbilarmonlik o'yinlari to'plami tayyorlandi. O'yinlar boshlang'ich sinflarda va o'qituvchilarning bir qator tadbirlarida sinovdan o'tkazildi. Xususan, ular 2014 yilda VMK Moskva davlat universiteti Yozgi superkompyuter akademiyasining maktab trekida, Rossiya Superkompyuter kunlari-2015 o'qituvchilari uchun mahorat darsida va boshqa bir qancha konferentsiyalarda (jumladan, IT-Ta'lim-konferentsiyasida) taqdim etilgan. APKIT uyushmasining 2015 yil) va informatika o'qituvchilari uchun boshqa tadbirlar;
6. 4-sinf darsligi uchun parallelizm bo‘yicha matnlar to‘plami tayyorlandi. Matnlar Perm shahridagi №10 litseyda sinovdan o'tkazildi;
7. “Tank ekipaji” kompyuter o‘yini tayyorlandi. O'yin 2014 va 2015 yillarda TRIZformashka musobaqalarida sinovdan o'tkazildi;
8. TRIZformashka tanlovi sinov maydonchasi sifatida o'zini namoyon qildi;
9. Algoritmlarni o'rganish jarayonida "kasting" vazifasi shakllantirilgan: ketma-ket algoritmni parallelning bir qismi sifatida taqdim etgan holda bir vaqtning o'zida parallel dasturlashni o'rgatish. Bu g'oyani qanday amalga oshirish mumkinligi haqida fikrlar mavjud. Bu g‘oyalarni joriy o‘quv yilida sinab ko‘rish imkoniyati mavjud (4-5-sinf o‘quvchilari uchun);
10. Ishni davom ettirishga ehtiyoj, xohish va imkoniyat bor.
Xulosa
Men ushbu mustaqil ishini bajarish davomida parallelizatsiya samaradorligi va Ma'lumotlarni uzatish tarmog'i topologiyalariga misollar,superkompyuterlar hamjamiyatining tashkiliy yordami kabi tushunchalarga ega bo‘ldim

Foydalanilgan adabiyot ro‘yxati

1. Algoritmika: 5-7 sinflar: Umumiy ta’lim uchun darslik va masala. ta'lim muassasalari / A.K. Zvonkin, A.G. Kulakov, S.K. Lando, A.L. Semenov, A.X. Shen. - M .: Bustard, 1996 yil.
2. Bosova L.L. Boshlang'ich va o'rta maktablarda parallel algoritmlar. // Maktabda informatika. 2015 yil, № 2. S.24-27.
3. Voevodin V.V. Hisoblash matematikasi va algoritmlar tuzilishi: Parallel arxitekturadagi hisoblash tizimlarida muammolarni yechish nima uchun qiyinligi va qo'shimcha ravishda nimani bilishingiz kerakligi haqida 10 ta ma'ruza. ushbu qiyinchiliklarni muvaffaqiyatli yengib o'tish uchun: o'quv qo'llanma. M .: Moskva davlat universiteti nashriyoti 2010 yil.
4. Gavrilova I.V. "Paralel dunyo" ga birinchi sayohat. // Maktabda informatika. 2015 yil, № 6. 16-19-betlar.
5. Diter M.L., Plaksin M.A. Maktab informatika fanida parallel hisoblash. "Qurilish" o'yini. // Maktabda informatika: o'tmish, hozirgi va kelajak .: Butunrossiya materiallari. ilmiy usul. konf. Ta'limda AKTni qo'llash bo'yicha, 2014 yil 6-7 fevral / Perm. davlat nat. tadqiqot un-t. - Perm, 2014. - 258-261-betlar.
6. Ivanova N.G., Plaksin M.A., Rusakova O.L. TRIformashka. //Kompyuter fanlari. N05 Olingan 10.10.2015.