High Performance Computing in Physics. General rules, basic methods how to work with sustem used at largest
clusters of Czech national supercomputing center (IT4Innovations) and similar centres. Preparation of
computationally intensive problems (optimization, parallelization), execution of jobs at computational clusters and
other practical aspects. Recommended for bc. students of physics. Precondition is to be capable of basic handling
of Unix/Linux systems.
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.05.2023)
High performance computing ve fyzice. Obecná pravidla, základní postupy jak pracovat s prostředím, které je na
českém národním superpočítačovém centru (IT4Innovations), a podobných centrech. Příprava výpočetně
náročných úloh (optimalizace, paralelizace), spouštění úloh na výpočetních klastrech a další praktické aspekty.
Pro bc. studenty fyzikálních oborů . Předpokladem je schopnost základní práce se systémy Unix/Linux.
Course completion requirements -
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.05.2023)
To participate in the exam it is necessary to complete the credit. Credit requirements require active participation in exercises. For this reason corrective attempts to grant credit are not possible. The exam contains oral part, and its requirements follow the subject syllabus as presented during lectures.
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.05.2023)
Nutnou podmínkou připuštění ke zkoušce je získání zápočtu. Požadavky udělení zápočtu vyžadují aktivní účast na cvičení. Z tohoto důvodu zápočet nelze opakovat. Zkouška je ústní, její požadavky absolvování odpovídají rozsahu sylabu prezentovaném na přednášce.
Literature -
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.05.2023)
1. Fortran 95/2003 Explained, Michael Metcalf, John Reid, and Malcolm Cohen, Oxford University Press (2004)
2. Numerical Recipes in Fortran 90 - The Art of Parallel Scientific Computing, William H. Press,
3. Saul A. Teukolsky, William T. Vetterling, Brian P. FlanneryPerformance Optimization of Numerically Intensive Codes, S. Goedecker, A. Hoisie, SIAM, Philadelphia, PA, 2001
4. J. Dongarra, J. Bunch, C. Moler and G. W. Stewart, Linpack User's Guide, SIAM, Philadelphia, PA, 1979, nebo online verze LAPACK Users' Guide
5. J. Dongarra, Sourcebook of parallel computing, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 2003
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.05.2023)
1. Fortran 95/2003 Explained, Michael Metcalf, John Reid, and Malcolm Cohen, Oxford University Press (2004)
2. Numerical Recipes in Fortran 90 - The Art of Parallel Scientific Computing, William H. Press,
3. Saul A. Teukolsky, William T. Vetterling, Brian P. FlanneryPerformance Optimization of Numerically Intensive Codes, S. Goedecker, A. Hoisie, SIAM, Philadelphia, PA, 2001
4. J. Dongarra, J. Bunch, C. Moler and G. W. Stewart, Linpack User's Guide, SIAM, Philadelphia, PA, 1979, nebo online verze LAPACK Users' Guide
5. J. Dongarra, Sourcebook of parallel computing, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 2003
Syllabus -
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.05.2023)
1. What is High Performance Computing. History plus how the development at IT4I goes..
X86 vs. GPU, vs. what is the compiler, parallelization etc.
2. Basic Unix commands, editing files by Nano, etc.
3. Scheduler, Modules, basic usages of batch system (Slurm, PBSPro) etc..
graphics visualization, detecting different nodes, etc.
4. Queues, detecting nodes, projects accounting, limits of queues, etc.
5. Easybuild and its control, how to use it and tailor it, making group and usage of module within the group
6. Libraries for mathematical operations (linear algebra packages) LAPACK, BLAS, etc.
7. Basics of Fortran
8. Makefile, compiling of the code (eg. Fortran), change and linking. Static vs. Dynamical libraries.
9. Basic of bash, loops for, while, basic math, etc.
10. Profiling of the code
11 -14 i) Practical parts - Quantum-Mechanical Calculations of Electronic structure of simple elements, equilibrium lattice constant, bulk modulus, demonstration of the power of prediction.
It’s possible to include problems proposed by students
Last update: Mgr. Kateřina Mikšová (11.05.2023)
1. Co je to tzv. High Performance Computing, Historie, rozvoj národního superpočítačového centra IT4Innovations, CPU platformy X86 vs. GPU, co je kompilátor, paralellizace
2. Základní příkazy OS unixu, editace souboru např. pomocí editoru Nano, atd.
3. Plánovač, Systém modulů, základy práce s plánovačem úloh (Slurm, PBSPro), atd. grafické vizualizace, detekce různých výpočetních uzlů, atd.
4. Výpočetní fronty klastru, rozdílnost uzlů na klastrech, projektová alokace, počítání užitých výpočetních prostředků, limit front atd.
5. Systém pro budování softwaru Easybuild a jeho kontrola. Využití skupin pro vzájemne užití kompilace ve skupione, vytvořenní modulů z již hotové kompilace a další.
6. Knihovny pro matematické operace (lineární algebra) LAPACK, BLAS, atd.
7. Základy jazyku Fortran
8. Makefile, kompilace kódu (např. Fortran), změna a linkování, statické vs. dynamické.
9. Základ scriptovacího jazyka bash, cykly for, while, základní matematické operace.
10. Profilace kódu
11 -14 i) Praktická část - Quantum-Mechanické Kalkulace Elektronové struktury (ES) jednoduchým materiálů (elementů), equlibrium mřížkový parametr, bulk modulus, demonstrace síly predikce materiálových vlastností ze znalosti ES pomocí kvantové mechaniky.
