Контрольная работа по Программирование на тему Составить программу на языке программирования Python для выполнения действий по индивидуальному заданию

ЗАДАНИЕ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Вариант 20. Оптимизация и распараллеливание вычислений

Современные алгоритмы обработки и сжатия информации, коммуникационные протоколы и мультимедиасистемы достигли чрезвычайно высокой степени сложности. Понимание таких систем и приведение их к эффективным параллельным реализациям возможно лишь посредством использования современных абстрактных алгоритмических языков описания аппаратуры, программ и аппаратно-программных систем. Описания на алгоритмических языках, таких, как C, C++, VHDL, Verilog и др., часто являются огромными и включают десятки, сотни тысяч и миллионы строк кода.
В связи с этим большей частью они разрабатываются в последовательном варианте. Получение эффективных параллельных реализаций невозможно без автоматизированных методов, технологий и инструментов оптимизационного распараллеливания и планирования. [7, C. 37]
Оптимизация в ходе распараллеливания вычислений — важнейшая задача, решаемая в процессе разработки и использования высокопроизводительной информационновычислительной системы. Результаты ее решения определяющим образом влияют на конечные параметры системы.
Обычно задача оптимизации формулируется в виде проблемы планирования или построения расписания. Многообразие в способах организации параллельных систем и требованиях, предъявляемых к системам, влечет многообразие в формальной постановке задачи планирования.
Пространство возможных распараллеливаний системы увеличивается также благодаря принципиальному существованию и возможности конструктивного построения различных описаний для одного и того же поведения. Существуют описания, на базе которых организация параллельных процессов является наиболее эффективной и производительной. [1, C. 67]
Нашей целью является изучение оптимизации и распараллеливание вычислений.
Выбор наилучших решений из множества имеющихся вариантов является присущим практически в любой области человеческой деятельности. В наиболее трудных ситуациях выбора, когда осуществляется проектирование сложных технических изделий и систем, проблема поиска наилучших решений представляется как задача глобальной оптимизации, для которой характерной является наличие нескольких противоречивых критериев качества и нелинейных ограничений на допустимость вариантов. Принципиальной особенностью является также наличие множества локально-оптимальных решений, выбор наилучшего варианта среди которых требует анализа всей допустимой области.
В целом, можно заключить, что проблема глобальной оптимизации имеет массовый характер, является актуальной научно-технологичной областью, предполагает использование суперкомпьютерных систем нового – экзафлопсного – уровня производительности. Разработанные программные средства решения таких задач могут быть использованы в разных областях приложений науки и техники. Применение таких средств поддержки процессов принятия решения позволит получать новые конкурентоспособные варианты разрабатываемых изделий и систем. [3, C. 29]
В целом, проблема разработки моделей, методов и программных средств поддержки процессов принятия решений могут быть отнесены к прорывному направлению исследований в области компьютерных технологий.
Проблема параллелизма находится в поле пристального внимания и исследования на протяжении последних десятилетий. В ее рамках сформулированы и решены разнообразные теоретические и практические задачи, в которых нашло отражение современное на текущий момент времени состояние развития:
1) компьютеров и средств телекоммуникаций,
2) вычислительной науки,
3) программного обеспечения,
4) средств программирования,
5) средств обработки информации и информационного обмена и т. д.