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Heterogene Rechnerarchitekturen Online (HETRON)5 ECTS (englische Bezeichnung: Heterogeneous Computing Architectures Online)
Modulverantwortliche/r: Dietmar Fey, Marc Reichenbach Lehrende:
Marc Reichenbach, Thomas Heller, Johannes Hofmann
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Einfrieren der UnivIS-Modul-Beschreibung: 19.6.2020
Heterogene Rechnerarchitekturen Online (113504)
Startsemester: |
WS 2020/2021 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
halbjährlich (WS+SS) |
Präsenzzeit: |
0 Std. | Eigenstudium: |
150 Std. | Sprache: |
Englisch |
Lehrveranstaltungen:
Inhalt:
Whereas heterogeneous architectures and parallel computing has filled an academic niche
in the past it has become now a commodity technique with the rising of multi-core processors and programmable graphic cards. Even FPGAs play a role hereby in a certain
extent due to their increasing importance as accelerator hardware what is clearly observable in the scientific community. However, on one side parallel hardware like multi-core
and GPUs are now available nearly for everybody and not only for a selected selection
of people, who have access to a parallel supercomputer. On the other side the knowledge about programming of this commodity hardware, and we mean here in particular
hardware-orientated programming in order to squeeze out all offered GFlops and TFlops
of such hardware, is still missing as well as the knowledge about the architecture details.
To overcome this lack we offer this course HETRON.
The e-learning course HETRON for the exploitation of parallel and heterogeneous computer architectures) focuses on two main topics which are
closely related to each other. This concerns on one side the benefits of using different
kinds of multi-core processors and parallel architectures built-up on base of these multicore processors. These architectures differ among each other in the number and in the
complexity of its single processing nodes. We distinguish between systems consisting
of a large number of simpler, so called fine-grained, processor cores vs. systems consisting of a smaller number of more complex, so called coarse-grained, processor cores.
On the other side we lay our focus on that we want to do with these different heterogeneous parallel architectures, namely the execution of parallel programs. Of course
this requires the use of parallel programming languages and environments, like CUDA
or OpenMP. However, besides these questions of using the right syntax and the right
compiler switches to optimize a parallel program it is a pre-requisite to understand how
parallel computing really works. This refers (i) to the comprehension which basic mechanisms of parallel computing exist, (ii) where are the limits of getting more performance
with parallel computing and (iii) in what context stand these mechanisms to heterogeneous architectures. In other words it handles the question which architecture is the
best one for a certain parallelization technique. To teach these three topics, is one main
goal we pursuit with the course HETRON, and of course, this more fundamental basics
of heterogeneous and parallel computing have to be proven by means of concrete application examples to deepen the acquired knowledge about heterogeneous architectures
and parallel computing principles.
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden ...
...verstehen die Notwendigkeit sowie grundlegende Anwendungsfälle für heterogene Rechnerarchitekturen.
...können den grundlegenden Aufbau und das Zusammenspiel der Komponenten heterogener Rechnerarchitekturen erklären.
...erläutern grundsätzliche Parallelisierungsprinzipien wie Amdahls Law,
High-Performance- und High-Througput-Computing sowie Parallelisierungsstrategien.
...können einfache Programme mit Hilfe der vermittelten Prallelisierungsprinzipien (Amdahls Law, High-Performance- und
High-Throughput-Computing) analysieren und entsprechende Parallelisierungsstrategien entwickeln.
...erklären den Aufbau sowie Stärken und Schwächen von verschiedenen Architekturen wie CPUs, GPUs, Many-Core Prozessoren und FPGAs.
...implementieren ausgewählte Anwendungsbeispiele (SHA256 Algorithmus, Ising-Modell und Fast-Fourier-Transformation) auf oben genannte Architekturen.
...erforschen und bewerten verschiedener Parallelsierungstechniken in Abhängigkeit der Anwendung und der Architektur.
...erläutern die Grundlagen des Grid- und Cloud-Computings
...sind in der Lage parallele Berechnungen (SHA256) im Grid umzusetzen.
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Computational Engineering (Master of Science)
(Po-Vers. 2016w | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Informatik | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Technische Wahlmodule | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Technische Wahlmodule | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Informatik | Wahlpflichtbereich Informatik | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Rechnerarchitektur | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsrichtung Rechnerarchitektur | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Rechnerarchitektur | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Rechnerarchitektur | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Informatik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich | Säule der systemorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsrichtung Rechnerarchitektur | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Mathematik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Rechnerarchitektur | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Mathematik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2019w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | weitere Module der Bachelorprüfung | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Rechnerarchitektur | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinische Bild- und Datenverarbeitung | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV) | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinische Bild- und Datenverarbeitung | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV) | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2019w | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Modulgruppen spezifisch nach Studienrichtungen | Studienrichtung Medizinische Bild- und Datenverarbeitung | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV) | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2019w | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Modulgruppen spezifisch nach Studienrichtungen | Study Field Health and Medical Data Analytics | M2 Engineering Core Modules (HMDA) | Heterogene Rechnerarchitekturen Online)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Heterogene Rechnerarchitekturen Online (Prüfungsnummer: 275245)
(englischer Titel: Heterogeneous Computing Architectures Online)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 275245 Heterogene Rechnerarchitekturen Online (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: mündliche Prüfung, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch
- Erstablegung: WS 2020/2021, 1. Wdh.: SS 2021
1. Prüfer: | Dietmar Fey (100101) |
- Ort: Erlangen, Martensstr. 3, Raum 07.150
Termin: 05.04.2022, Ort: Martensstr. 3, 07.150
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