Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1 (SiWiR1)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Simulation and Scientific Computing 1)

Lehrveranstaltungen:

• • Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1
    (Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Christoph Pflaum, Mo, 8:15 - 9:45, K1-119 Brose-Saal)
  • Übungen zu Simulation und Wissenschaftliches Rechnen
    (Übung, 2 SWS, Samuel Kemmler)
  • Tutorium zu Simulation und Wissenschaftliches Rechnen
    (Tutorium, 2 SWS, Christoph Pflaum)

Empfohlene Voraussetzungen:

Voraussetzung ist ein Modul im Bereich Numerik

Inhalt:

• Performance Optimierung für numerische Algorithmen

• OpenMP Parallelisierung

• Finite Differenzen Diskretisierung im Ort

• Praktische Abschätzung des Diskretisierungsfehlers und der Konvergenzgeschwindigkeit numerischer Verfahren

• Software Entwicklung im Bereich des wissenschaftlichen Rechnens

• MPI Parallelisierung

• Finite Differenzen Diskretisierung für zeitabhängige Probleme

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• lernen Techniken zur Optimierung von Algorithmen im Bereich des wissenschaftlichen Rechnens

• lernen selbständig Algorithmen auf Parallelrechnern zu implementieren und zu optimieren

• lernen theoretisch die Stabilität von numerischen Algorithmen zu untersuchen

Literatur:

• Lehrbuch: G. Hager und G. Wellein, Introduction to High Performance Computing for Scientists and Engineers, CRC Press, 2010.

• Lehrbuch: Goedecker und Adolfy Hoisie. Performance Optimization of Numerically Intensive Codes, SIAM, 2001.

• Lehrbuch: Gropp, Lusk, Skjellum, Using MPI. The MIT Press, 1999.

• Lehrbuch: Alexandrescu, Modern C++ Design, Generic Programming and Design Patterns. Addison-Wesley, 2001.

• Lehrbuch: Burden, Faires, Numerical Analysis, Brooks, 2001.

• Lehrbuch: Chandra at. al., Programming in OpenMP, Academic Press, 2001.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. 123#67#H
   (Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Master of Science with Honours) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Informatik | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
2. 123#67#H
   (Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Master of Science with Honours) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Angewandte Mathematik | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
3. Artificial Intelligence (Master of Science)
   (Po-Vers. 2021s | TechFak | Artificial Intelligence (Master of Science) | Gesamtkonto | Nebenfach | Nebenfach High Performance Computing | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
4. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science): 5. Semester
   (Po-Vers. 2007 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Computer Science | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
5. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science): 5. Semester
   (Po-Vers. 2009 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Computer Science | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
6. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science): 5. Semester
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Computer Science | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
7. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Informatik | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
8. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Angewandte Mathematik | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
9. Data Science (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2020w | Vertiefungsrichtungen | Simulation und Numerik (SN) | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
10. Data Science (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2020w | Vertiefungsrichtungen | Nicht gewählte Vertiefungsrichtungen | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
11. Data Science (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2022s | Gesamtkonto | Vertiefungsrichtungen | Simulation und Numerik (SN) | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
12. Data Science (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2022s | Gesamtkonto | Vertiefungsrichtungen | Nicht gewählte Vertiefungsrichtungen | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
13. Data Science (Master of Science)
    (Po-Vers. 2021w | Gesamtkonto | Studienrichtung Simulation and Numerics | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
14. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
15. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
    (Po-Vers. 2013 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
16. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
17. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
18. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
19. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
20. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2022w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (Wahlpflichtmodule aus mind. 2 Vertiefungsrichtungen) | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
21. Informatik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2022w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich (Wahlpflichtmodule aus mind. 2 Vertiefungsrichtungen) | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
22. Informatik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich | Säule der theoretisch orientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
23. Informatik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich | Säule der theoretisch orientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
24. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
25. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
26. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2019w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | weitere Module der Bachelorprüfung | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
27. Mathematik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2019w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | weitere Module der Bachelorprüfung | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
28. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2007 | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Mechatronik (Studienbeginn bis 30.09.2020) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule (aus Katalog) | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
29. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule | Katalog | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
30. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Gesamtkonto | Vertiefungsrichtungen | Simulation und Visualisierung | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
31. Medizintechnik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009 | TechFak | Medizintechnik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Modulgruppen B5 und B8.1 - Kompetenzfeld Bildgebende Verfahren | Modulgruppe B8.1 - Vertiefungsmodule ET/INF | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen 1)
32. Medizintechnik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Vertiefungsmodule ET/INF | Vertiefungsmodule aus der Studienrichtung Bildgebende Verfahren | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)
33. Medizintechnik (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2018w | TechFak | Medizintechnik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Pflicht- und Wahlpflichtmodule der Studienrichtung Medizinelektronik, medizinische Bild- und Datenverarbeitung (Modulgruppen B5 und B8) | B8 Wahlpflichtmodule der Studienrichtung Medizinelektronik, medizinische Bild- und Datenverarbeitung | Vertiefungsmodule ET/INF | Simulation und Wissenschaftliches Rechnen)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Simulation und Wissenschaftliches Rechnen (Prüfungsnummer: 33701)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2], [4], [5], [6], [7], [8], [13], [17], [19], [21], [23], [25], [27], [28], [29], [30], [31])

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Das Bestehen der Übungen ist Voraussetzung für die Teilnahme an der schriftlichen Prüfung.

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023

1. Prüfer:

Christoph Pflaum

Simulation und Wissenschaftliches Rechnen (Prüfungsnummer: 33702)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2], [4], [5], [6], [7], [8], [13], [17], [19], [21], [23], [25], [27], [28], [29], [30], [31])

Studienleistung, Übungsleistung, unbenotet

weitere Erläuterungen:
65% der Punkte in den vier Übungen ist Voraussetzung für die Ausstellung eines Leistungsscheins.

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023

1. Prüfer:

Christoph Pflaum

Simulation und Wissenschaftliches Rechnen (Prüfungsnummer: 981660)

(englischer Titel: Simulation and scientific computing 1)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [3], [9], [10], [11], [12], [14], [15], [16], [18], [20], [22], [24], [26], [32], [33])

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 7.5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Schriftliche Prüfung im Umfang von 90 Minuten und 65% der Punkte der vier Übungsaufgaben und Vortrag im Tutorium.

Prüfungssprache: Englisch

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023

1. Prüfer:

Christoph Pflaum