Programování v meteorologii - NPRF031

• Anglický název: Programming in meteorology
• Zajišťuje: Katedra fyziky atmosféry (32-KFA)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2023
• 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
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://kmop.mff.cuni.cz/cz/nprf031-programovani-v-meteorologii
• Garant: Mgr. Vladimír Fuka, Ph.D.; Mgr. Michal Belda, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Matematika pro fyziky

Anotace

čeština

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

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

angličtina

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

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

Cíl předmětu

čeština

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

Použití programovacího jazyka Fortran se zaměřením na jeho moderní podobu (2008/2018) a paralelní programování s distribuovanou pamětí (MPI).

angličtina

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

Parallel programming in the Fortran programming language with emphasis on its modern form (2008/2018). Distributed memory parallelprogramming (MPI).

Podmínky zakončení předmětu

čeština

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

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

angličtina

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

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.

Literatura

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

(1) Michael Metcalf, John Reid, Malcolm Cohen: Modern Fortran explained. Oxford University Press, 2011.

(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

Metody výuky

čeština

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

Přednáška a cvičení (individuální práce u PC).

angličtina

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

Lectures and practical programming using PC.

Sylabus

čeština

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

1. Historie Fortranu. Standardy Fortranu.

2. Fortran 2008

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 2008/2018

angličtina

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

1. History of Fortran. Fortran standards.

2. Fortran 2008

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 2008/2018