Рабочая программа дисциплины (модуля) по дисциплине: Вычислительные методы в моделировании по направлению



Скачать 188.31 Kb.
страница1/5
Дата05.05.2018
Размер188.31 Kb.
ТипРабочая программа
  1   2   3   4   5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский физико-технический институт (государственный университет)»

МФТИ

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной и методической работе

Зубцов Д.А.

« »_________________20 г.

Рабочая программа дисциплины (модуля)

по дисциплине:

Вычислительные методы в моделировании







по направлению:

03.03.01 - Прикладные математика и физика бакалавриат)







профиль подготовки/ магистерская программа:

Вычислительная математика для решения физических задач

профиль подготовки/ магистерская программа:




факультет:

проблем физики и энергетики







кафедра:

Физики высоких плотностей энергии







курс:

3







квалификация:

бакалавр
















Аудиторных часов: всего, в том числе:










лекции: 34 час.










практические (семинарские) занятия: 34 час.










лабораторные занятия: 0 час.







Самостоятельная работа: 25 час., в том числе:










задания, курсовые работы: 21 час.







Подготовка к экзамену: 30 час.







Всего часов: 114, всего зач. ед.: 4










Программу составил:

Левашов П.Р., кандидат физико-математических наук, доцент










Программа обсуждена на заседании кафедры










9 октября 2014 г.










СОГЛАСОВАНО:










Заведующий кафедрой

Петров О.Ф.




Декан факультета проблем физики и энергетики

факультета радиотехники и кибернетики



Леонов А.Г.




Начальник учебного управления

Гарайшина И.Р.


1. Цели и задачи

Цель дисциплины

Целью освоения дисциплины «Вычислительные методы в моделировании» является изучение основ работы с операционной системой UNIX, программирования и решения на компьютерах различных задач вычислительной физики, а также применение полученных знаний и навыков на практике.



Задачи дисциплины

  • изучение основ операционной системы UNIX,

  • формирование представлений понятие о языках программирования, изучение особенностей языка программирования C;

  • редактирование, компиляция и линковка программ в операционной системе UNIX;

  • разработка алгоритма, написание программы, отладка и запуск программ для различных задач теоретической физики;

  • изучение основ параллельного программирования.

2. Место дисциплины (модуля) в структуре образовательной программы бакалавриата (магистратуры)

Дисциплина «Вычислительные методы в моделировании» базируется на материалах курсов бакалавриата по дисциплинам «Высшая математика» (математический анализ, аналитическая геометрия и линейная алгебра, дифференциальные уравнения и методы математической физики) и «Общая физика» и относится к профессиональному циклу. Учащиеся должны овладеть алгоритмическим мышлением, научиться разрабатывать и запускать программы на современных компьютерах, получить представление об этапах решения сложных физических задач с помощью численного моделирования. Освоение курса необходимо для разносторонней подготовки бакалавров к профессиональной деятельности, включающей как проведение фундаментальных исследований, так и постановку и решение инженерных задач с использованием современной компьютерной техники.


Дисциплина «Вычислительные методы в моделировании» базируется на дисциплинах:

Математический анализ;

Аналитическая геометрия и линейная алгебра;

Дифференциальные уравнения;

Уравнения математической физики;

Общая физика.


3. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю), соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы

Освоение дисциплины направлено на формирование следующих общекультурных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций бакалавра/магистра:

способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности (ОПК-1);

способностью применять теорию и методы математики для построения качественных и количественных моделей объектов и процессов в естественнонаучной сфере деятельности (ОПК-2);

способностью применять полученные знания для анализа систем, процессов и методов (ОПК-4);

способностью представлять результаты собственной деятельности с использованием современных средств, ориентируясь на потребности аудитории, в том числе в форме отчетов, презентаций, докладов (ОПК-6);

способностью планировать и проводить научные эксперименты (в избранной предметной области) и (или) теоретические (аналитические и имитационные) исследования (ПК-1);

способностью анализировать полученные в ходе научно-исследовательской работы данные и делать научные выводы (заключения) (ПК-2);



способностью критически оценивать применимость применяемых методик и методов (ПК-4).
В результате освоения дисциплины обучающиеся должны
знать:

  • основы устройства современной комьютерной техники и принципы работы современных операционных систем;

  • основные принципы работы и основные команды операционной системы UNIX;

  • классификацию языков программирования, требования к языкам программирования для их использования при моделировании задач теоретической физики;

  • принципы структурного программирования;

  • основы процесса компиляции и линковки программ;

  • классификацию многопроцессорных вычислительных комплексов;

  • основные принципы создания параллельных программ для многопроцессорных вычислительных комплексов с распределенной памятью;

  • основные принципы создания параллельных программ для многопроцессорных вычислительных комплексов с общей памятью.

уметь:

  • работать с файловой системой операционной системы UNIX в терминальном режиме;

  • редактировать файлы программ с помощью стандартных редакторов операционной системы UNIX;

  • уметь пересылать файлы между компьютерами различными способами;

  • компилировать и линковать программы, написанные с привлечением стандартных библиотек;

  • создавать собственные библиотеки подпрограмм и использовать их для написания и компиляции собственных программ;

  • использовать библиотеку GSL для решения стандартных задач вычислительной математики;

  • разрабатывать алгоритмы в соответствии с принципами структурного программирования;

  • разрабатывать простые параллельные алгоритмы, создавать простые параллельные программы для компьютеров с общей и распределенной памятью;

  • запускать параллельные программы на многопроцессорных вычислительных комплексах;

  • эффективно использовать информационные технологии и компьютерную технику для достижения необходимых теоретических и экспериментальных результатов.

владеть:

  • навыками освоения большого объема информации;

  • навыками самостоятельной работы в лаборатории и Интернете;

  • культурой постановки и моделирования физических задач;

  • навыками грамотной обработки результатов экспериментов и сопоставления с теоретическими и литературными данными;

  • практикой исследования и решения теоретических и прикладных задач;

  • практикой работы в операционной системе UNIX, включая написание, редактирование, отладку и запуск последовательных и параллельных программ.


4. Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий
4.1. Разделы дисциплины (модуля) и трудоемкости по видам учебных занятий




Тема (раздел) дисциплины

Виды учебных занятий, включая самостоятельную работу

Лекции

Практич. (семинар.) задания

Лаборат. работы

Задания, курсовые работы, шт.

(не более 2-х)



Самост. работа

1

Основы операционной системы UNIX. История, принципы, влияние на другие операционные системы. Структура операционной системы UNIX.

2




2




3

2

Основные команды операционной системы UNIX. Работа в командной строке, командный процессор bash. Файловая система операционной системы UNIX, работа с файлами и каталогами, права на файлы и каталоги.

2




2




3

3

Процессы в операционной системе UNIX. Способы управления процессами с помощью сигналов, соответствие некоторых сигналов клавиатурным комбинациям. Понятия о потоках в рамках процесса.

2




2




3

4

Редактирование файлов, основы редактора vi. Классификация языков программирования, требования к языкам программирования для написания вычислительных программ. Особенности языков программирования FORTRAN и C.

2




2




3

5

Компиляция программ на языке C. Основные этапы компиляции, ключи компилятора gcc на каждом этапе компиляции. Ошибки компиляции на каждом из этапов. Понятие о библиотеках, способы создания и работы с библиотеками.

3




3




5

6

Система компиляции программ MAKE. Зависимости между файлами, цели, обработка зависимостей. Команда make.

2




2




3

7

Принципы структурного программирования. Способы объединения блоков, стандартные блоки. Примеры структурных и неструктурных программ. Отступления от принципов структурного программирования.

3




3




4

8

Моделирование случайных процессов. Понятие о методе Монте-Карло. Алгоритм Метрополиса. Задача о перколяции.

4




4




6

9

Одномерная модель Изинга. Аналитические формулы для энергии, магнитного момента и теплоемкости. Моделирование одномерной модели Изинга.

4




4




6

10

Двумерная модель Изинга. Понятие о фазовом переходе второго рода. Расчет теплоемкости в двумерном случае, зависимость результатов от параметров моделирования, оценка погрешности моделирования.

4




4




6

11

Понятие о параллельном программировании. Суперкомпьютеры с распределенной памятью. Библиотека MPI, межпроцессорные обмены. Написание, отладка и запуск параллельных задач.

3




3




5

12

Понятие о программировании с общей памятью, технология OpenMP. Краткое описание современных технологий, которые необходимо освоить для эффективного численного моделирования различных физических задач.

3




3




4

Итого часов

34




34




51

Общая трудоёмкость

119 час., 1 зач.ед.

4.2. Содержание дисциплины (модуля), структурированное по темам (разделам)

1. Основы операционной системы UNIX и программирования в этой системе.

Основы операционной системы UNIX. История, принципы, влияние на другие операционные системы. Структура операционной системы UNIX.

Основные команды операционной системы UNIX. Работа в командной строке, командный процессор bash. Файловая система операционной системы UNIX, работа с файлами и каталогами, права на файлы и каталоги.

Процессы в операционной системе UNIX. Способы управления процессами с помощью сигналов, соответствие некоторых сигналов клавиатурным комбинациям. Понятия о потоках в рамках процесса.

Редактирование файлов, основы редактора vi. Классификация языков программирования, требования к языкам программирования для написания вычислительных программ. Особенности языков программирования FORTRAN и C.

Компиляция программ на языке C. Основные этапы компиляции, ключи компилятора gcc на каждом этапе компиляции. Ошибки компиляции на каждом из этапов. Понятие о библиотеках, способы создания и работы с библиотеками.




Каталог: study -> bases -> fpfe
study -> Планы семинарских занятий по философии для студентов всех специальностей Уфа 2013
study -> Предпосылка и столь же естественная
study -> Предварительные замечания
study -> Лекции Тема Специфика, проблемы и генезис философии -2 часа. План лекции: Специфика и функции философии
study -> Билет Объект изучения и предмет социологии
study -> Огюст Конт и возникновение позитивистской социологии
study -> Вопросы для экзамена для 10-з класса раздел «Социальная сфера»
study -> «Личность и тоталитаризм на материале жанра антиутопии» Курсовую работу
fpfe -> Рабочая учебная программа по дисциплине: Вычислительные методы в моделировании по направлению: 010900 «Прикладные математика и физика»


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница