Guía docente de la asignatura

Arquitectura y Computación de Altas Prestaciones (Especialidad Ingeniería de Computadores)

Curso 2021 / 2022
Fecha última actualización: 15/06/2021
Fecha de aprobación: 15/06/2021

Grado

Grado en Ingeniería Informática

Rama

Ingeniería y Arquitectura

Módulo

Formación de Especialidad 3: Ingeniería de Computadores

Materia

Sistemas de Cómputo de Altas Prestaciones

Curso

3

Semestre

2

Créditos

6

Tipo

Obligatoria

Profesorado

Teoría

  • María Isabel García Arenas. Grupos: A

Prácticas

  • María Isabel García Arenas. Grupos: 1

Tutorías

María Isabel García Arenas

mgarenas@ugr.es
  • Tutorías 1º semestre
    • Lunes de 10:00 a 14:00 (Etsiit D. 2-32)
    • Martes de 17:00 a 19:00 (Etsiit D. 2-32)
  • Tutorías 2º semestre
    • Lunes de 10:00 a 14:00 (Etsiit D. 2-32)
    • Viernes de 10:00 a 12:00 (Etsiit D. 2-32)

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Se recomienda la superación de los contenidos y adquisición de competencias de las materias de formación básica y de rama, en especial la asignatura “Arquitectura de Computadores” y “Sistemas Concurrentes y Distribuidos”

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Grado)

  • Arquitecturas para computación de altas prestaciones.
  • Programación paralela y distribuida y las redes de interconexión para dichas arquitecturas.
  • Evaluación de prestaciones.

Competencias asociadas a materia/asignatura

Competencias generales

  • CG03 - Capacidad para diseñar, desarrollar, evaluar y asegurar la accesibilidad, ergonomía, usabilidad y seguridad de los sistemas, servicios y aplicaciones informáticas, así como de la información que gestionan.
  • CG04 - Capacidad para definir, evaluar y seleccionar plataformas hardware y software para el desarrollo y la ejecución de sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.
  • CG06 - Capacidad para concebir y desarrollar sistemas o arquitecturas informáticas centralizadas o distribuidas integrando hardware, software y redes.
  • CG07 - Capacidad para conocer, comprender y aplicar la legislación necesaria durante el desarrollo de la profesión de Ingeniero Técnico en Informática y manejar especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.
  • CG08 - Conocimiento de las materias básicas y tecnologías, que capaciten para el aprendizaje y desarrollo de nuevos métodos y tecnologías, así como las que les doten de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
  • CG09 - Capacidad para resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, autonomía y creatividad. Capacidad para saber comunicar y transmitir los conocimientos, habilidades y destrezas de la profesión de Ingeniero Técnico en Informática.

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

Objetivos formativos particulares

  • Distinguir entre los diferentes tipos de plataformas de altas prestaciones. Identificar las características de una plataforma de altas prestaciones.
  • Distinguir entre los diferentes paradigmas de programación de arquitecturas de altas prestaciones.
  • Relacionar los paradigmas de programación con el hardware que lo implementa más directamente.
  • Reconocer y utilizar eficientemente los diferentes tipos de herramientas de programación de plataformas paralelas y distribuidas (compiladores, bibliotecas de funciones, lenguajes, directivas, …) y asociar herramientas de programación con su tipo.
  • Distinguir entre procesamiento paralelo y procesamiento distribuido y asociarlo a las herramientas de programación que se utilizan para implementarlo.
  • Generar código adaptado a la arquitectura en la que se va a ejecutar siguiendo una metodología concreta de diseño.
  • Depurar, optimizar y evaluar código para arquitecturas de altas prestaciones. Identificar posibles problemas en la ejecución y proponer posibles soluciones.
  • Explicar los conceptos de escalabilidad y eficiencia. Estudiar la escalabilidad de un sistema.
  • Distinguir y reconocer conceptos habituales en computación de altas prestaciones (ganancia en velocidad, ganancia escalable, isoeficiencia, etc.)
  • Explicar la organización y las tareas básicas de los componentes de una red de interconexión de altas prestaciones (interfaz de red, conmutadores y enlaces).
  • Describir las partes en las que se divide el diseño o análisis de una red de interconexión entre nodos de procesamiento en una plataforma de altas prestaciones.
  • Describir las alternativas de implementación de control de flujo, técnicas de conmutación, encaminamiento y topología en redes de interconexión entre nodos de una plataforma de altas prestaciones.
  • Evaluar las prestaciones de una red de interconexión de altas prestaciones.
  • Analizar críticamente las listas de computadores de altas prestaciones y su evolución.

Objetivos formativos de carácter general (Competencias según BOE de 4 de Agosto de 2009)

  • Describir las alternativas de implementación de control de flujo, técnicas de conmutación, encaminamiento y topología en redes de interconexión entre nodos de una plataforma de altas prestaciones.
  • Evaluar las prestaciones de una red de interconexión de altas prestaciones.
  • Analizar críticamente las listas de computadores de altas prestaciones y su evolución.

Programa de contenidos teóricos y prácticos

Teórico

TEMARIO TEÓRICO:

  1. Arquitecturas MIMD.
  2. Modelos de Programación Paralela adaptados a la arquitectura
  3. Redes de Interconexión.

Práctico

TEMARIO PRÁCTICO:

SEMINARIOS:

  • Seminario práctico 1: Herramientas de programación paralela: MPI.
  • Seminario práctico 2: Herramientas de programación paralela: CUDA II
  • Seminario práctico 3: Herramientas de programación paralela: CUDA

TEMARIO PRÁCTICO:

  • Práctica 1: Paralelización de un algoritmo base: MPI
  • Práctica 2: Paralelización de un algoritmo base II: MPI. Análisis de Rendimiento.
  • Práctica 3: Paralelización de un algoritmo base: CUDA. Análisis de Rendimiento.
  • Práctica 4: Paralelización de un algoritmo base II: CUDA. Análisis de Rendimiento.

Bibliografía

Bibliografía fundamental

BIBLIOGRAFÍA FUNDAMENTAL:

  • Ortega, M. Anguita, A. Prieto. Arquitectura de Computadores. Thomson, 2005. ESIIT/C.1 ORT arq Laurence T. Yang, Minyi Guo. High-Performance Computing: Paradigm and Infrastructure. Wiley-Interscience, 2005.
  • Georg Hager, Gerhard Wellein. Introduction to High Performance Computing for Scientistis and Engineers. CRC Press, A Chapman & Hall Book. ISBN: 978-1-4398-1192-4, 2011
  • Timothy G. Mattson, Beverly A. Sanders, Berna L. Massingill. Patterns For Parallel Programming. Addison-Wesley. ISBN: 0-321-22811-1, June 2010
  • John Levesque, High Performance Computing. Ahapman & Hall /CRC. ISBN: 978-1-4200-7705. 2011

Bibliografía complementaria

  • Jason Sanders and Edward Kandrot, CUDA by Example An Introduction to General-Purpose GPU Programming. Addison-Wesley ISBN-13: 978-0-13-138768-3

Enlaces recomendados

  • Página web de la ETS de Informática y Telecomunicación (http://etsiit.ugr.es).
  • Información sobre planes de estudio, horarios, exámenes, foros y eventos en el centro, etc.
  • Página web del departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores (http://atc.ugr.es). Información sobre profesores, líneas de investigación, otras asignaturas, etc.
  • Página web de la Universidad de Granada (http://www.ugr.es). Información sobre otros centros, vicerrectorados, acceso identificado, matrícula, etc.
  • SWAD (Sistema Web de Apoyo a la Docencia, http://swad.ugr.es). A través de esta plataforma se cubre un amplio espectro de facilidades para la interacción entre el alumnado y la profesora, entre otras:
  • Información y documentación de asignaturas
  • Evaluación de estudiantes
  • Información y administración de estudiantes y docentes
  • Comunicación entre estudiantes y docentes
  • Estadísticas y control de accesos
  • Enlaces y bibliografía actualizados NVIDIA: Página oficial de NVidia donde se pueden encontrar documentación actualizada sobre CUDA y arquitecturas de GPUs.

Metodología docente

  • MD01 Lección Magistral (Clases Teóricas-Expositivas) 
  • MD02 Actividades Prácticas (Resolución de Problemas, Resolución de Casos Prácticos, Desarrollo de Proyectos, Prácticas en Laboratorio, Taller de Programación, Aula de Informática, Prácticas de Campo). 
  • MD03  Seminarios (Debates, Demos, Exposición de Trabajos Tutelados, Conferencias, Visitas Guiadas, Monografías). 
  • MD04 Actividades no presenciales Individuales. 
  • MD05 Actividades no presenciales Grupales. 
  • MD06 Tutorías Académicas. 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final)

Evaluación ordinaria

Con objeto de evaluar la adquisición de los contenidos y competencias a desarrollar en el módulo, se utilizará un sistema de evaluación diversificado, seleccionando las técnicas de evaluación más adecuadas para poner de manifiesto los diferentes conocimientos y capacidades adquiridos por el alumnado al cursar la materia.

La calificación final que aparecerá en el Acta será un número comprendido entre 0 y 10 con una precisión de un dígito decimal. En función de la convocatoria (ordinaria o extraordinaria), y del tipo de evaluación (continua o evaluación única final), la calificación se obtendrá como se detalla a continuación:

La calificación global corresponderá por tanto a la puntuación ponderada de los diferentes aspectos y actividades que integran el sistema de evaluación. Por tanto, el resultado de la evaluación será una calificación numérica obtenida mediante la suma ponderada de las calificaciones correspondientes a una parte teórica (actividades y evaluación de conocimientos) y una parte práctica.

Clases Teóricas

Evaluación de actividades individuales/grupales realizadas durante el desarrollo de las clases, del trabajo autónomo de cada estudiante en las clases y en el desarrollo, puesta en común y presentación de las actividades propuestas a lo largo del desarrollo de las clases teóricas.

35%
Evaluación de conocimientos adquiridos durante el desarrollo de la asignatura, así como de la aplicación de estos conocimientos a la resolución de problemas a lo largo del desarrollo de la asignatura 15%
Clases Prácticas

Evaluación individual mediante la valoración de la profesora de la entrega de las prácticas propuestas a lo largo del desarrollo de la asignatura, ya sea mediante la documentación generada por el alumnado, como por las explicaciones que el estudiantado acompaña a la entrega de las prácticas propuestas. Cada práctica se evaluará de forma individual e independiente del resto ponderando cada práctica según su importancia y dificultad.

50%

Evaluación extraordinaria

En la evaluación de la convocatoria extraordinaria se evaluará por separado la parte teórica y la parte práctica. 

La parte teórica se evaluará mediante una prueba escrita que podrá incluir preguntas tipo test, preguntas de respuesta corta o problemas y que se realizará de forma presencial o virtual según sea el escenario docente en la fecha asignada para la evaluación de la convocatoria extraordinaria. La valoración de esta parte constituirá el 50% de la nota final.

La evaluación de la parte práctica se realizará entregando un informe detallado del desarrollo y de los pasos a seguir para la resolución de todas las prácticas de las que consta la asignatura en su parte práctica debiendo el estudiante elegir el formato a utilizar para la realización de dicho informe.  La entrega será el mismo día que se asigne a la evaluación de la parte teórica. La valoración de esta parte constituirá el 50% de la nota final.

Evaluación única final

En la evaluación mediante convocatoria única final se evaluará por separado la parte teórica y la parte práctica. 

La parte teórica se evaluará mediante una prueba escrita que podrá incluir preguntas tipo test, preguntas de respuesta corta o problemas y que se realizará de forma presencial o virtual según sea el escenario docente en la fecha asignada para la evaluación de la convocatoria extraordinaria. La valoración de esta parte constituirá el 50% de la nota final.

La evaluación de la parte práctica se realizará entregando un informe detallado del desarrollo y de los pasos a seguir para la resolución de todas las prácticas de las que consta la asignatura en su parte práctica debiendo el estudiante elegir el formato a utilizar para la realización de dicho informe.  La entrega será el mismo día que se asigne a la evaluación de la parte teórica. La valoración de esta parte constituirá el 50% de la nota final.

Información adicional

Las fechas de entrega del informe de prácticas será la fijada por el calendario de exámenes del centro para cada convocatoria.

ESCENARIO A (ENSEÑANZA-APRENDIZAJE PRESENCIAL Y TELE-PRESENCIAL)

Horario (Según lo establecido en el POD)

Horario establecido en el Directorio UGR. https://directorio.ugr.es/static/PersonalUGR/*/show/5dbfb44c285c5dd553c6f1f9adf6924c#docencia

 

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

La atención se realizará por correo electrónico, por mensajería instantánea, videoconferencia o de forma presencial.

Medidas de adaptación de la evaluación (Instrumentos, criterios y porcentajes sobre la calificación)

Las actividades formativas se realizan respetando el horario y planificación propuesto inicialmente, utilizando las herramientas adecuadas para el cambio de escenario como emisión por videoconferencia de la clase que se imparta para los no asistentes presenciales. 

Evaluación ordinaria

  • La evaluación de la asignatura se realizará tal y como se describe en el apartado “EVALUACIÓN (INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y PORCENTAJE SOBRE LA CALIFICACIÓN FINAL.)”.

Evaluación extraordinaria

  • La evaluación de la asignatura se realizará tal y como se describe en el apartado “EVALUACIÓN (INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y PORCENTAJE SOBRE LA CALIFICACIÓN FINAL.)”.

Evaluación única final

  • La evaluación de la asignatura se realizará tal y como se describe en el apartado “EVALUACIÓN (INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y PORCENTAJE SOBRE LA CALIFICACIÓN FINAL.)”.

ESCENARIO B (SUSPENSIÓN DE LA ACTIVIDAD PRESENCIAL)

Horario (Según lo establecido en el POD)

Horario establecido en el Directorio UGR. https://directorio.ugr.es/static/PersonalUGR/*/show/5dbfb44c285c5dd553c6f1f9adf6924c#docencia

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

La atención se realizará por correo electrónico, por mensajería instantánea o videoconferencia. 

Medidas de adaptación de la evaluación (Instrumentos, criterios y porcentajes sobre la calificación)

Las actividades formativas se realizan respetando el horario y planificación propuesto inicialmente, utilizando las herramientas adecuadas para el cambio de escenario como emisión por videoconferencia de la clase para todo el alumnado matriculado.

Evaluación ordinaria

  • La evaluación de la asignatura se realizará tal y como se describe en el apartado “EVALUACIÓN (INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y PORCENTAJE SOBRE LA CALIFICACIÓN FINAL.)”, con la única diferencia de que la prueba escrita será realizada online.

Evaluación extraordinaria

  • La evaluación de la asignatura se realizará tal y como se describe en el apartado “EVALUACIÓN (INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y PORCENTAJE SOBRE LA CALIFICACIÓN FINAL.)”, con la única diferencia de que la prueba escrita será realizada online.

Evaluación única final

  • La evaluación de la asignatura se realizará tal y como se describe en el apartado “EVALUACIÓN (INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y PORCENTAJE SOBRE LA CALIFICACIÓN FINAL.)”, con la única diferencia de que la prueba escrita será realizada online.