Programming Techniques for Supercomputers (Lecture and Tutorial) (PTfS)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Programming Techniques for Supercomputers (Lecture and Tutorial))

Lehrveranstaltungen:

• • Programming Techniques for Supercomputers
    (Vorlesung, 4 SWS, Gerhard Wellein, Mo, 16:15 - 17:45, H10; Mi, 12:15 - 13:45, H10; Do, 16:15 - 17:45, H4; There will be one lecture on Monday and the other one Wednesday OR Thursday (final decision after first lecture))
  • Programming Techniques for Supercomputers
    (Übung, 2 SWS, Gerhard Wellein, Mo, 14:15 - 15:45, 00.153-113; Mi, 10:15 - 11:45, 0.01-142)

Empfohlene Voraussetzungen:

Experience in C/C++ or Fortran programming required; basic knowledge of MPI and OpenMP programming

Inhalt:

• Introduction to the architecture of modern supercomputers
  

• Single core architecture and optimisation strategies
  

• Memory hierarchy and data access optimization
  

• Concepts of parallel computers and parallel computing
  

• Efficient “shared memory” parallelisation (OpenMP)
  

• Parallelisation approaches for multi-core processors including GPUs
  

• Efficient “distributed memory” parallelisation (MPI)
  

• Roofline performance model
  

• Serial and parallel performance modelling
  

• Energy efficient implementation and execution of parallel programs

Lernziele und Kompetenzen:

Students

• acquire a comprehensive overview of programming modern supercomputers efficiently for numerical simulations
  

• learn modern optimisation and parallelisation strategies, guided by structured performance modelling
  

• acquire an insight into innovative programming techniques and alternative supercomputer architectures
  

• are able to implement basic numerical methods with high hardware efficiency on parallel computers
  

• are able to program and use modern supercomputer with high (energy) efficiency
  

Literatur:

G. Hager and G. Wellein: Introduction to High Performance Computing for Scientists and Engineers. CRC Computational Science Series, 2010. ISBN 978-1439811924
J. Hennessy and D. Patterson: Computer Architecture. A Quantitative Approach. Morgan Kaufmann Publishers, Elsevier, 2003. ISBN 1-55860-724-2

Weitere Informationen:

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) | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Informatik | Programmiertechniken für Supercomputer-VU / Programming Techniques for Supercomputers-VU)
2. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Informatik | Programmiertechniken für Supercomputer-VU / Programming Techniques for Supercomputers-VU)
3. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science): ab 1. Semester
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Wahlpflichtbereich Informatik | Wahlpflichtbereich Informatik)
4. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Systemsimulation)
5. Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Systemsimulation)
6. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation)
7. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation)
8. Informatik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Wahlpflichtbereich | Säule der theoretisch orientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsrichtung Systemsimulation)
9. Mathematik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2015w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Systemsimulation)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Mündliche Prüfung Programmiertechniken für Supercomputer / Programming Techniques for Supercomputers (Prüfungsnummer: 37403)

(englischer Titel: Oral Examination on Programming Techniques for Supercomputers)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2])

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 60, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: WS 2018/2019, 2. Wdh.: keine Wiederholung

1. Prüfer:

Gerhard Wellein

Termin: 01.10.2018, 14:00 Uhr, Ort: H 9 TechF
Termin: 11.04.2019, 13:00 Uhr, Ort: 2.049 RRZE 2nd floor
Termin: 09.08.2019, 10:30 Uhr, Ort: H8

Programming Techniques for Supercomputers (Lecture and Tutorial)_ (Prüfungsnummer: 278169)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9])

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

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Written exam will also cover material presented and exercised in the tutorials. In der Klausur wird auch Stoff der Übungen abgeprüft.

Prüfungssprache: Englisch

Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: WS 2018/2019, 2. Wdh.: keine Wiederholung

1. Prüfer:

Gerhard Wellein

Übungsschein Programmiertechniken für Supercomputer / Programming Techniques for Supercomputers (Prüfungsnummer: 43401)

(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2])

Studienleistung, Übungsleistung, unbenotet, 2.5 ECTS

weitere Erläuterungen:
Die in der Übungen behandelten Themen sind Teil der mündlichen Prüfung.

Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: WS 2018/2019

1. Prüfer:

Gerhard Wellein