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Parallele Systeme (PSYS-VU)5 ECTS (englische Bezeichnung: Parallel Systems)
Modulverantwortliche/r: Jürgen Teich Lehrende:
Jürgen Teich, Frank Hannig
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Einfrieren der UnivIS-Modul-Beschreibung: 15.8.2017
Parallele Systeme (23004)
Vertiefungsrichtung Hardware-Software-Co-Design (30500)
Vertiefungsrichtung Hardware-Software-Co-Design (33596)
Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Eingebettete Systeme (36933)
Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen (36937)
6 Eingebettete Systeme (41001)
6 Eingebettete Systeme (41363)
M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV) (42936)
Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Eingebettete Systeme (87844)
Startsemester: |
SS 2018 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Deutsch oder Englisch |
Lehrveranstaltungen:
Inhalt:
Aktuelle PCs verfügen über Mehrkernprozessoren und Grafikkarten, die wiederum aus hunderten von einfachen Prozessoren bestehen können. Hierdurch wird ein hohes Maß an nebenläufiger Datenverarbeitung möglich, welche bis vor einigen Jahren nur in Großrechnern erreicht werden konnte. Die effiziente Ausnutzung dieser Parallelität bedarf allerdings mehr als nur mehrerer Prozessoren, insbesondere muss das zu lösende Problem Parallelverarbeitung erlauben. In dieser Vorlesung werden Eigenschaften unterschiedlicher paralleler Rechnerarchitekturen und Metriken zu deren Beurteilung behandelt. Weiterhin werden Modelle und Sprachen zum Programmieren paralleler Rechner eingeführt. Neben der Programmierung von allgemeinen Parallelrechnern werden Entwurfsmethoden (CAD) vorgestellt, wie man ausgehend von einer algorithmischen Problemstellung ein massiv paralleles Rechenfeld in VLSI herleiten kann, das genau dieses Problem optimal parallel berechnet. Solche Schaltungen spielen auf der Bit- bzw. Wortebene eine dominante Rolle (Arithmetik) sowie bei Problemen der Signal- und Bildverarbeitung (z.B. Filter). Im Einzelnen werden behandelt: 1. Theorie der Parallelität (parallele Computermodelle, parallele Spezifikationsformen und -sprachen, Performanzmodelle und -berechnung)
2. Klassifikation paralleler und skalierbarer Rechnerarchitekturen (Multiprozessoren und Multicomputer, Vektorrechner, Datenflussmaschinen, VLSI-Rechenfelder)
3. Programmierbare System-on-Chip (SoC) und Mehrkern-Architekturen (Grafik-Prozessoren, Cell, etc.)
4. Programmierung paralleler Rechner (Sprachen und Modelle, Entwurfsmethoden und Compiler, Optimierung)
5. Massive Parallelität: Vom Algorithmus zur Schaltung Today's PCs consist of multi-core processors and graphics cards that again comprise hundreds to thousands of simple processors. As a result of this, a very high degree of parallel data processing becomes possible, which was subjected to supercomputers a couple of years ago. The efficient exploitation of parallel processing requires not only multiple processors but also parallelism inherent in the problem to be solved. In this lecture, properties of different parallel computer architectures and corresponding quality metrics are examined. Further, models and parallel programming languages are introduced. In addition to programming general parallel computers, design methods (CAD) are presented that systematically transform an algorithmic problem description into a massive parallel processor array (VLSI), which can optimally execute the given problem in parallel. Such highly parallel circuits play an essential role at the bit level and circuit level (arithmetics) as well as in the case of signal processing and image processing (e.g., filter). In detail, the following topics are covered: 1. Theory of parallelism (parallel models of computation, parallel specification and parallel languages, performance models)
2. Classification of parallel and scalable computer architectures (multi-processors and multi-computers, vector computers, data-flow machines, VLSI processor arrays)
3. Programmable System-on-Chip (SoC) and multi-core architetcures (graphics processors, Cell, etc.)
4. Programming of parallel computers (languages and models, design methods and compiler, optimization)
5. Massive parallelism: From algorithm to circuit
Lernziele und Kompetenzen:
Schwerpunkt der Vorlesung ist die Vermittlung von Grundlagen der parallelen Datenverarbeitung. / The focus of this lecture are foundations of parallel data processing.
- Verstehen
- Die Studierenden verstehen grundlegende Konzepte der parallelen Datenverarbeitung, sowohl theoretischer Art anhand von Modellen, als auch an Architekturbeispielen. / The students become familiar with the fundamentals of parallel data processing, theoretic in the form of models as well as by architecture examples.
- Anwenden
- Die Studierenden setzen sich mit modernen eingebetteten parallelen Ein-Chip-Architekturen auseinander. / The students get familiar with modern embedded parallel system-on-chip architectures.
Die Studierenden wenden grundlegende Performanzmodelle und Parallelisierungtechniken zur Analyse und Optimierung von parallelen Algorithmen und Architekturen an. / The students exercise basic performance models and parallelization techniques for the analysis and optimization of parallel algorithms and architectures.
Die Studierenden setzen die Modellierung und den Entwurf von massiv-parallelen Prozessorfeldern in konkreten Aufgaben selbstständig um. / In concrete tasks, the students apply independently the modeling and the design of massively parallel processors arrays.
Literatur:
Siehe Webseite: https://www.cs12.tf.fau.de/lehre/lehrveranstaltungen/vorlesungen/parallele-systeme/
Bemerkung:
auch für Computational Engineering
Organisatorisches:
Die Auswahl dieses Moduls schließt die Auswahl des Moduls „Parallele Systeme mit erweiterter Übung (PSYS-VEU)“ aus.
Weitere Informationen:
www: https://www.cs12.tf.fau.de/lehre/lehrveranstaltungen/vorlesungen/parallele-systeme/
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- 123#67#H
(Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Master of Science with Honours) | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Informatik | Parallele Systeme)
- 123#67#H
(Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Master of Science with Honours) | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Angewandte Mathematik | Parallele Systeme)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Informatik | Parallele Systeme)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2008 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Angewandte Mathematik | Parallele Systeme)
- Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Hardware-Software-Co-Design)
- Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer))
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Informatik (Bachelor of Arts (2 Fächer)) | Vertiefung Informatik I und II | Vertiefungsmodul Hardware-Software-Co-Design)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009s | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Hardware-Software-Co-Design)
- Informatik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009w | TechFak | Informatik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsrichtung Hardware-Software-Co-Design)
- Informatik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informatik (Master of Science) | Wahlpflichtbereich | Säule der systemorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsrichtung Hardware-Software-Co-Design)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Eingebettete Systeme)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen)
- Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2016s | TechFak | Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) | Schwerpunkte im Masterstudium | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Wahlpflichtmodule | Wahlpflichtmodul aus INF im Schwerpunkt Eingebettete Systeme)
- Mathematik (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2015w | NatFak | Mathematik (Bachelor of Science) | Module des Nebenfachs | Nebenfach Informatik | Vertiefungsmodule | Vertiefungsrichtung Hardware-Software-Co-Design)
- Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die vor 01. Oktober 2012 Wahlpflichtmodule begonnen haben) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Parallele Systeme)
- Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtmodule | 6 Eingebettete Systeme)
- Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Parallele Systeme)
- Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
(Po-Vers. 2010 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Vertiefungsrichtungen | Verteilte eingebettete Systeme | Parallele Systeme)
- Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
(Po-Vers. 2012 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 6 Eingebettete Systeme)
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2011 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Modulgruppen M2 - M8 | Fachrichtung 'Medizinische Bild- und Datenverarbeitung' | M3 Ingenieurswissenschaftliche Kernfächer II | Parallele Systeme)
- Medizintechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Medizintechnik (Master of Science) | Studienrichtung Medizinische Bild- und Datenverarbeitung | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV))
Studien-/Prüfungsleistungen:
Parallele Systeme (Prüfungsnummer: 967118)
(englischer Titel: Parallel Systems)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [15], [18])
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 37051 Hardware-Software-Co-Design (5 ECTS) (Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5.0 ECTS, Platzhalter).
- 17027 Wahlpflichtmodul aus INF, 5 ECTS (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2010, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17327 Wahlpflichtmodul aus INF, 5 ECTS (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2010, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 38051 Hardware-Software-Co-Design (5 ECTS) (Informatik (Master of Science) 2010, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5.0 ECTS, Platzhalter).
- 49851 Vertiefungsrichtung Eingebettete Systeme (5 ECTS) (Mechatronik (Bachelor of Science) 2009, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5.0 ECTS, Platzhalter).
- 49851 Vertiefungsrichtung Eingebettete Systeme (5 ECTS) (Mechatronik (Master of Science) 2012, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5.0 ECTS, Platzhalter).
- 17027 Wahlpflichtmodul aus INF, 5 ECTS (Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science) 2016s, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Mündliche (Dauer: 30 min) oder schriftliche (Dauer: 90 min) Prüfung.
Die Modulnote ergibt sich aus der Prüfung.
- Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch
- Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: WS 2018/2019, 2. Wdh.: SS 2019
1. Prüfer: | Jürgen Teich (100115), | 2. Prüfer: | Frank Hannig (100192) |
Parallele Systeme (Prüfungsnummer: 35101)
(englischer Titel: Parallel Systems)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1], [2], [3], [4], [14], [16], [17], [19], [20])
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 35101 Parallele Systeme (Gewichtung: 100.0 %, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5.0 ECTS, Prüfung).
- 18012 Ingenieurwissenschaftliches Kernmodul (Medizintechnik (Master of Science) 2013, Prüfung, Form: schriftlich oder mündlich, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, Platzhalter).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Mündliche (Dauer: 30 min) oder schriftliche (Dauer: 90 min) Prüfung.
Die Modulnote ergibt sich aus der Prüfung.
- Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch
- Erstablegung: SS 2018, 1. Wdh.: WS 2018/2019
1. Prüfer: | Jürgen Teich (100115), | 2. Prüfer: | Frank Hannig (100192) |
- Termin: 20.07.2018, 11:30 Uhr, Ort: H 8 TechF
Termin: 23.02.2019
Termin: 02.08.2019, 08:00 Uhr, Ort: H 9 TechF
Termin: 08.04.2020, 10:00 Uhr, Ort: 02.112.128
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