Detail předmětu
Vysoce náročné výpočty
FIT-VNDAk. rok: 2019/2020
Předmět je zaměřen na praktické metody řešení náročných vědecko-technických výpočtů. K dispozici je speciální simulační jazyk TKSL a jeho implementace. Provádí se rozbor numerického řešení soustav diferenciálních rovnic a hodnotí se paralelní spolupráce mikroprocesorů na principu diferenciálního počtu. Uvádí se numerické výpočty se zaměřením na následující technické problémy: řešení rozsáhlých soustav diferenciálních rovnic, řešení rozsáhlých soustav algebraických rovnic, řešení parciálních diferenciálních rovnic, stiff systémy, úlohy z regulace, elektrická simulace VLSI obvodů, modelování mechanických soustav, elektrostatické a elektromagnetické pole. Součástí předmětu je analýza paralelních algoritmů a návrh specializovaných architektur pro numerické řešení diferenciálních rovnic. Klasifikují se propojovací sítě. Provádí se simulace činnosti paralelních systémů.
Okruhy otázek k SDZ
- Analytické řešení diferenciálních rovnic.
- Numerické řešení diferenciálních rovnic.
- Extrémně přesné řešení diferenciálních rovnic metodou Taylorovy řady, knihovní podprogramy přesných výpočtů.
- Paralelní vlastnosti metody Taylorovy řady, základy programování specializovaných paralelních úloh s využitím diferenciálního počtu (těsná souvislost rovnicového a blokového zápisu).
- Adjungované diferenciální operátory a paralelní řešení diferenciálních rovnic s časově proměnnými koeficienty.
- Metodika řešení rozsáhlých soustav algebraických rovnic převodem na obyčejné diferenciální rovnice.
- Fourierova řada a určité integrály.
- Simulace elektrických obvodů.
- Řešení praktických problémů popsaných parciálními diferenciálními rovnicemi.
- Koncepce elementárního procesoru specializovaného paralelního výpočetního systému.
Jazyk výuky
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- Samostatné řešení netriviální soustavy diferenciálních rovnic.
Prerekvizity
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Doporučená literatura
Hairer,E., Norsett,S.P.,Wanner,G.: Solving Ordinary Differential Equations II, second revised ed., vol. Stiff and Differential-Algebraic Problems. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1996, ISBN 3-540-60452-2
Hennessy, J. L., Patterson, D.A.: Computer Architecture: a Quantitative Approach, Morgan Kaufmann Publishers, Inc., 1990, San Mateo, California
Kunovský, J.: Modern Taylor Series Method, habilitation work, VUT Brno, 1995
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Metodika sériového a paralelního výpočtu (zpětnovazební stabilita paralelních výpočtů)
- Extrémně přesné řešení diferenciálních rovnic metodou Taylorovy řady
- Paralelní vlastnosti metody Taylorovy řady
- Základy programování specializovaných paralelních úloh s využitím diferenciálního počtu (těsná souvislost rovnicového a blokového zápisu)
- Paralelní řešení obyčejných diferenciálních rovnic s konstatními koeficienty
- Adjungované diferenciální operátory a paralelní řešení diferenciálních rovnic s časově proměnnými koeficienty
- Metodika řešení rozsáhlých soustav algebraických rovnic převodem na obyčejné diferenciální rovnice
- Paralelní aplikace Bairstowovy metody při hledání kořenů algebraických rovnic vysokých stupňů
- Fourierova řada a určité integrály
- Simulace elektrických obvodů
- Řešení praktických problémů popsaných parciálními diferenciálními rovnicemi
- Knihovní podprogramy přesných výpočtů
- Koncepce elementárního procesoru specializovaného paralelního výpočetního systému
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Konzultace v kombinovaném studiu
Vyučující / Lektor