Modulcode:	Inf-ImpSys
Englische Bezeichnung:	Implementation of massively parallel systems
Modulverantwortliche(r):	Prof. Dr. Manfred Schimmler
Turnus:	jedes Jahr im SS (SS12 SS13 SS14 SS16)
Präsenzzeiten:	4Ü 2PÜ
ECTS:	8
Workload:	60 Std. Vorlesung, 30 Std. Präsenzübung, 150 Std. Selbststudium
Dauer:	ein Semester
Modulkategorien:	WI (MSc Inf (15)) IS (MSc Inf)
Lehrsprache:	Deutsch
Voraussetzungen:

Kurzfassung:

Die Lehreinheit behandelt die Rechnerarchitektur paralleler Hochleistungssysteme und deren Anwendungen. Am Anfang wird der Umgang mit der Hardware-Beschreibungs-Sprache VHDL und der Einsatz von FPGAs beim Systementwurf behandelt. Mit diesem Werkzeug werden sodann parallele Systeme unterschiedlicher Komplexität behandelt. Ein Schwerpunkt dabei ist der Entwurf massiv paralleler Systeme für klassische Probleme der Informatik wie Sortieren oder Graph-Algorithmen, ein weiterer die Anwendung solcher Systeme für die Bio-Informatik. In den Übungen werden Harwareeinheiten auf unterschiedlichen FPGA-Boards der Firma Xilinx entworfen, simuliert, synthetisiert und analysiert. Darüber hinaus werden parallele Algorithmen für viele unterschiedliche Probleme entworfen und auf Hardware-Ebene in Form von FPGA-Konfigurationen implementiert.

Lernziele:

Nach Absolvieren den Moduls sollen die Studierenden in der Lage sein, Systeme geringer und mittlerer Komplexität mit VHDL modellieren und auf FPGAs implementieren zu können. Ferner sind die Studierenden in der Lage, parallele Architekturen einordnen und bewerten zu können. Weiteres Lernziel ist die Fähigkeit, für ein gegebenes Problem einen geeigneten parallelen Algorithmus und eine geeignete unterliegende parallele Architektur auszuwählen. Die Vorlesung liefert darüber hinaus erforderliches Grundlagenwissen für den Entwurf paralleler Systeme auf unterschiedlichen Abstaktionsebenen.

Lehrinhalte:

Einführung in VHDL. Aufbau von FPGAs. Konfiguration von FPGAs. Konzeption und Implementierung von Taktungsstrategien. Einführung in die parallele Komplexität und parallelen Rechnermodelle. Parallelrechner aus Standardkomponenten und Message Passing Interface zur implementierung paralleler Algorithmen. Vektorprozessoren, SIMD- und MIMD-Höchstleitungsarchitekturen; Parallele Algorithmen zur effizienten Programmierung von Höchstleistungsrechnern. Algorithmen für spezielle Probleme der Bio-Informatik.

Weitere Voraussetzungen:

Systemorientierte Informatik I und II, Hardware-Praktikum, Rechnergestützter Entwurf digitaler Systeme

Prüfungsleistung:

Mündliche Prüfung

Lehr- und Lernmethoden:

Verwendbarkeit:

Literatur:

M. Zwolinski: Digital System Design with VHDL, Prentice Hall, ISBN 0-13-039985-X P. Molitor, J. Ritter: VHDL, Eine Einführung, Pearson Studium, ISBN 3-8273-7047-7 J. Hennessy, D. Patterson: Computer Architecture, A Quantitative Approach, Morgan Kaufmann, ISBN 1-55860-372-7 A. S. Tanenbaum: Computerarchitektur, Pearson Studium, ISBN 3-8273-7148-1 F. T. Leighton: Parallel Algorithms and Architectures, Morgan Kaufmann Publishers, 1992, ISBN 1-55860-117-1 A. Chalmers, J. Tidmus: Practical Parallel Processing, Thomson Computer Press, 1996, ISBN 1-85032-135-3 M. J. Quinn: Parallel Computing, McGraw Hill, 1994, ISBN 0-07-113800-5 J. Hromkowic: Communication Complexity and Parallel Computing, Springer, 1997, ISBN 3-540-57459-X

Verweise:

Kommentar: