Vorlesung Hochleistungsrechnen

 

Organisation

Die Vorlesung wird im "Flipped-Classroom"-Konzept vollständig online durchgeführt. Das bedeutet, dass die Vorlesung in Unterabschnitte der Länge 20 bis 30 Minuten unterteilt und in Form von Videos im Moodle-Lernraum bereitgestellt wird. Wir werden außerdem zusätzliches Material, Quizzes usw. bereitstellen. Die geplanten Vorlesungstermine werden als Fragestunden (via Zoom) zu den veröffentlichten Vorlesungsvideos der jeweils vorherigen Woche zur Verfügung stehen.

Termine

Die Vorlesung startet am Montag, den 26. Oktober, um 10:30 Uhr über das Videokonferenzsystem Zoom. Der Link zu der Videokonferenz wird im Moodle-Lernraum veröffentlicht. Bitte registrieren Sie sich daher über RWTHonline für die Veranstaltung (s.u.).

Die Teilnahme an den Zoom-Videokonferenzen ist optional. Wir empfehlen Studierenden zur Vorbereitung die Installation des Zoom-Clients.

Registrierung

Die Registrierung für die Veranstaltung erfolgt über RWTHonline.

Materialien

Materialien werden im Moodle-Lernraum veröffentlicht. Zugriff erhalten Sie durch eine Registrierung für die Vorlesung in RWTHonline.

Beschreibung

Der Anstieg an Komplexität von wissenschaftlichen Simulationen, die beispielsweise Probleme aus den Naturwissenschaften lösen, verlangt den Einsatz von adäquaten Parallelrechnersystemen. Die effiziente Nutzung von Parallelrechnern erfordert ein Verständnis der Mikroarchitektur um Strategien für die Parallelitätsnutzung und die Performance-Optimierung entwickeln zu können. Außerdem müssen die Simulationscodes auf der Ebene von parallelen Programmiermodellen oder parallelen Algorithmen entsprechend angepasst werden. In dieser Vorlesung werden entsprechende Methoden und Werkzeuge vorgestellt, die im Gebiet Hochleistungsrechnen Anwendung finden.

Lernziele der Vorlesung sind das Verständnis der wesentlichen Parallelrechnerarchitekturen, Kenntnisse grundlegender Entwurfsmethoden und Optimierungsstrategien für serielle und parallele Algorithmen, Beherrschung von Methoden zur Laufzeitanalyse paralleler Anwendungen, sowie das grundlegende Verständnis für elementare Operationen der parallelen Programmierung.

Inhalt

  • Eigenschaften von Mikroarchitekturen
  • Parallele Rechnerarchitekturen
  • Netzwerk-Topologien
  • Blockalgorithmen zur Ausnutzung von Datenlokalität in tiefen Speicherhierarchien
  • Prinzipien des parallelen Algorithmenentwurfs
  • Modellierung von Parallelität (Speedup, Effizienz, Amdahl) und Leistung
  • Einführung in parallele Programmierung
  • Weitere ausgewählte Themen