Fortran a paralelní programování - NPRF031

• Anglický název: Fortran and parallel programming
• Zajišťuje: Katedra fyziky atmosféry (32-KFA)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2024
• Semestr: letní
• E-Kredity: 6
• Rozsah, examinace: letní s.:2/2, KZ [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D.; doc. Mgr. Michal Belda, Ph.D.
• Vyučující: Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Matematika pro fyziky

Anotace

čeština

Programování v moderní formě jazyka Fortran a paralelní výpočty pomocí knihovny MPI a vláken OpenMP

Poslední úprava: Mikšovský Jiří, doc. Mgr., Ph.D. (05.05.2023)

angličtina

Programming in the modern form of the Fortran language and parallel computing using the MPI library and openMP threads

Poslední úprava: Mikšovský Jiří, doc. Mgr., Ph.D. (05.05.2023)

Cíl předmětu

čeština

Použití programovacího jazyka Fortran se zaměřením na jeho moderní podobu (2008 a novější) a paralelní programování s distribuovanou pamětí (MPI).

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (03.12.2024)

angličtina

Parallel programming in the Fortran programming language with emphasis on its modern form (2008 and newer). Distributed memory parallel programming (MPI).

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (03.12.2024)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Klasifikovaný zápočet - předložení funkčního kódu (Fortran) pro vybraný problém. Student problém vybírá z možných témat zadaných učitelem nebo navrhuje vlastní téma.

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (20.01.2023)

angličtina

Final programming project, demonstration of a compilable Fortran source code and the results of the program. The student selects a project topic from the topics proposed by the teacher or proposes their own topic.

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (20.01.2023)

Literatura

(1) Michael Metcalf, John Reid, Malcolm Cohen: Modern Fortran explained. Oxford University Press, 2011-2023. (several editions, the most recent includes Fortran 2023)

(2) Michael Metcalf, John Reid, Malcolm Cohen: Fortran 95/2003 explained. Oxford University Press, 2004.

(3) Stephen J. Chapman: Fortran 95/2003 for scientists and engineers.McGraw-Hill Higher Education, 2008.

(4) Benedikt Steinbusch: INTRODUCTION TO PARALLEL PROGRAMMING WITH MPI AND OPENMP, Jülich Supercomputing Centre, 2022. https://www.fz-juelich.de/en/ias/jsc/education/training-courses/training-materials/course-material-introduction-to-mpi-and-openmp-feb-2022/mpi-omp-article/@@download/file

(5) John Reid: The new features of Fortran 2003, ISO/IEC JTC1/SC22/WG5 N1648, https://wg5-fortran.org/N1601-N1650/N1648.pdf

(6) John Reid: The new features of Fortran 2008, ISO/IEC JTC1/SC22/WG5 N1891, https://wg5-fortran.org/N1801-N1850/N1828.pdf

(7) John Reid: The new features of Fortran 2018, ISO/IEC JTC1/SC22/WG5 N2161, 2018. https://wg5-fortran.org/N2151-N2200/ISO-IECJTC1-SC22-WG5_N2161_The_New_Features_of_Fortran_2018.pdf

(8) John Reid: The new features of Fortran 2023, ISO/IEC JTC1/SC22/WG5 N2212, 2023. https://wg5-fortran.org/N2201-N2250/N2212.pdf

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (03.12.2024)

Metody výuky

čeština

Přednáška a cvičení (individuální práce u PC).

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (13.09.2011)

angličtina

Lectures and practical programming using PC.

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (20.01.2023)

Sylabus

čeština

1. Historie Fortranu. Standardy Fortranu.

2. Moderní Fortran (2008 a novější)

a) formát zdrojového souboru

b) typy proměnných, specifikační příkazy

c) výrazy a přiřazení

d) řídící struktury

e) programové jednotky a podprogramy

f) pole

g) vestavěné procedury

h) operace vstupu a výstupu, externí soubory

i) historické vlastnosti - pevný formát, Fortran 77, zastaralé a vyřazené vlastnosti Fortranu

j) dostupné překladače, práce s překladačem, použití příkazové řádky, vývojová prostředí

k) interoperabilita s jazykem C - pouze pro posluchače znalé základů jazyka C

l) objektově orientované programování

m) různá rozšíření menšího rozsahu

4. Základy paralelizace pomocí MPI

a) základní principy paralelizace: sdílená/distribuované paměť, vlákna/procesy

b) knihovna MPI

c) posílání zpráv mezi procesy

d) kolektivní operace

e) coarrays ve Fortranu 2008 a novějších standardech

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (03.12.2024)

angličtina

1. History of Fortran. Fortran standards.

2. Modern Fortran (2008 and more recent)

a) source file formats

b) types of variables, specification statements

c) expressions and assignments

d) control constructs

e) program units and procedures

f) arrays

g) intrinsic procedures

h) input and output operations, external files

i) historical features - fixed format, FORTRAN 77, obsolescent and deleted features of Fortran

j) available compilers, working with a compiler, command line usage, development environments

k) interoperability with C - only for students with basic knowledge of the C language

l) object oriented programming

m) various minor extensions

4. Basics of parallelization using MPI

a) basic principles of parallelization: shared/distributed memory, threads/processes

b) MPI library

c) message passing between processes

d) collective operations

e) coarrays in Fortran 2008 and more recent standard revisions

Poslední úprava: Fuka Vladimír, Mgr., Ph.D. (03.12.2024)