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Parallelrechner und Parallelprogrammierung

Parallelrechner und Parallelprogrammierung
type: Vorlesung (V)
semester: SS 2013
time: 17.04.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217


24.04.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

08.05.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

15.05.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

22.05.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

29.05.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

05.06.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

12.06.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

19.06.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

26.06.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

03.07.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

10.07.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

17.07.2013
11:30-13:00
20.21 RZ Raum 217

lecturer: Prof. Dr. Achim Streit
Dr. Hartmut Häfner
sws: 2
lv-no.: 24617

Vortragssprache:

Deutsch

Beschreibung:

Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Welt moderner Parallel- und Höchstleistungsrechner, des Supercomputings bzw. des High-Performance Computings (HPC) und die Programmierung dieser Systeme.

Zunächst werden allgemein und exemplarisch Parallelrechnersysteme vorgestellt und klassifiziert. Im Einzelnen wird auf speichergekoppelte und nachrichtengekoppelte System, Hybride System und Cluster sowie Vektorrechner eingegangen. Aktuelle Beispiele der leistungsfähigsten Supercomputer der Welt werden ebenso wie die Supercomputer am KIT kurz vorgestellt.

Im zweiten Teil wird auf die Programmierung solcher Parallelrechner, die notwendigen Programmierparadigmen und Synchronisationsmechanismen, die Grundlagen paralleler Software sowie den Entwurf paralleler Programme eingegangen. Eine Einführung in die heute üblichen Methoden der parallelen Programmierung mit OpenMP und MPI runden die Veranstaltung ab.

Literaturhinweise:

  1. David E. Culler, Jaswinder Pal Singh, Anoop Gupta: “Parallel computer architecture: a hardware, software approach”, Morgan Kaufmann, 1999, ISBN 1-55860-343-3
  2. Theo Ungerer: „Parallelrechner und parallele Programmierung“, Spektrum Verlag, 1997, ISB: 3-8274-0231-X
  3. John L. Hennessy, David A. Patterson: “Computer architecture: a quantitative approach (4. edition)”, Elsevier, 2007, ISBN 0-12-370490-1, 978-0-12-370490-0
  4. Kai Hwang, Zhiwei Xu: “Scalable parallel computing: technology, architecture, programming”, McGraw-Hill, 1998, ISBN 0-07-031798-4
  5. William Gropp, Ewing Lusk, Anthony Skjellum: “Using MPI: portable parallel programming with the message-passing interface (2. edition)”, MIT Press, 1999, ISBN 0-262-57132-3, 0-262-57134-X
  6. Barbara Chapman, Gabriele Jost, Ruud van der Pas: “Using OpenMP: portable shared memory parallel programming”, MIT Press, 2008,  ISBN 0-262-53302-2, 978-0-262-53302-7

Lehrinhalt:

  1. Studierende sollen in die Grundbegriffe paralleler Architekturen und die Konzepte ihrer Programmierung eingeführt werden. Sie eignen sich Wissen über verschiedene Architekturen von Höchstleistungsrechnern an und lernen verschiedene Typen anhand von Beispielen aus der Vergangenheit und Gegenwart kennen.
  2. Sie lernen Methoden und Techniken zum Entwurf, Bewertung und Optimierung paralleler Programme, die für den Einsatz in Alltags- oder industriellen Anwendungen geeignet sind.
  3. Die Studierenden können Probleme im Bereich der Parallelprogrammierung analysieren, strukturieren und beschreiben. Sie erarbeiten Lösungskonzepte für Problemstellungen mit verschiedenen Klassen von Parallelrechnern.