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Chair of Computer Science 3 (Hardware Architectures)
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Computational Engineering 1 [CE1] -
- Lecturer:
- Dietmar Fey
- Details:
- Vorlesung, 4 cred.h, nur Fachstudium
- Dates:
- Tue, 10:15 - 11:45, 01.255-128
Wed, 12:15 - 13:45, 01.255-128
- Fields of study:
- PF CE-BA-G 1
- Contents:
- Basiskomponenten eines Rechners
Grundlagen der Architektur von Hochleistungsprozessoren (GPGPU, homogene und heterogene Multi-/Vielkern- Prozessoren)
Parallelrechnerarchitekturen
Parallelisierungsstrategien und deren Abbildung auf Architekturen
Leistungsmaße für parallele Architekturen
Design-Patterns für Paralleles Programmieren
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Masterprojekt Rechnerarchitektur [MAPRA] -
- Lecturers:
- Marc Reichenbach, Dietmar Fey
- Details:
- Praktikum, ECTS: 10, nur Fachstudium
- Dates:
- nach Vereinbarung
- Fields of study:
- WPF INF-MA ab 1
- Prerequisites / Organisational information:
- Anmeldung per Email oder persönlich
Grundkenntnisse Rechnerarchitektur
Kenntnisse in einer Programmiersprache (vorzugsweise C oder C++)
Bevorzugt sollten die Themen in kleinen Gruppen von 2-3 Studierenden bearbeitet werden
- Contents:
- Je nach Ausrichtung werden verschiedenste Aspekte der Prozessortechnik von Softwareprogrammierung bis hin zu Hardwareentwicklung betrachtet. Grundsätzlich können alle Abschlussarbeiten des Lehrstuhls , auch in abgewandelter Form, bearbeitet werden.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit das Masterprojekt thematisch im Rahmen der angebotenen Praktika auszurichten:
Ebenso sind auch eigene Themenvorschläge willkommen.
- Keywords:
- Master Praktikum, Rechnerarchitektur, Hardware, embedded, multicore
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Computer Architecture [RA] -
- Lecturer:
- Dietmar Fey
- Details:
- Vorlesung, 2 cred.h, graded certificate, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Dates:
- Wed, 14:15 - 15:45, 00.151-113
- Fields of study:
- WPF IuK-MA-ES-INF 1-4
WPF IuK-BA ab 5
WPF ICT-MA-ES 1-4
WPF INF-BA-V-RA ab 5
WPF INF-MA 1-3
WF CE-BA-TW ab 3
- Contents:
- Die Vorlesung baut auf die in den Grundlagen der Rechnerarchitektur und -organisation vermittelten Inhalte auf und setzt diese mit weiterführenden Themen fort. Es werden zunächst grundlegende fortgeschrittene Techniken bei Pipelineverarbeitung und Cachezugriffen in modernen Prozessoren und Parallelrechnern behandelt. Ferner wird die Architektur von Spezialprozessoren, z.B. DSPs, Embedded Prozessoren und KI-Beschleunigern behandelt. Es wird aufgezeigt, wie diese Techniken in konkreten Architekturen (Intel KabyLake, AMD Ryzen, KI-Beschleuniger TPU) verwendet werden. Zur Vorlesung werden eine Tafel- und eine Rechnerübung angeboten, durch deren erfolgreiche Beteiligung abgestuft mit der Vorlesung 5 bzw. 7,5 ECTS erworben werden können. In den Tafelübungen werden die in der Vorlesung vermittelten Techniken durch zu lösende Aufgaben vertieft. Im Einzelnen werden folgende Themen behandelt:
Organisationsaspekte von CISC und RISC-Prozessoren
Behandlung von Hazards in Pipelines
Fortgeschrittene Techniken der dynamischen Sprungvorhersage
Fortgeschritten Cachetechniken, Cache-Kohärenz
Ausnutzen von Cacheeffekten
Architekturen von Digitalen Signalprozessoren
Architekturen homogener und heterogener Multikern-Prozessoren (Intel Corei7, Nvidia GPUs, Cell BE)
Architektur von KI-Prozessoren (TPU, Spezielle KI-Beschleuniger)
Effiziente Hardware-nahe Programmierung von Mulitkern-Prozessoren (OpenMP, SSE, CUDA)
Leistungsmodellierung und -analyse von Multikern-Prozessoren (Roofline-Modell)
- Recommended literature:
- Patterson/Hennessy: Computer Organization und Design
Hennessy/Patterson: Computer Architecture - A Quantitative Approach
Stallings: Computer Organization and Architecture
Märtin: Rechnerarchitekturen
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Supercomputing Praktikum [SuCoPra] -
- Lecturer:
- Christian Widerspick
- Details:
- Praktikum, 8 cred.h, graded certificate, ECTS: 10, Die Sprache wird mit den Studierenden am Anfang der Veranstaltung abgestimmt.
- Dates:
- Wed, 12:00 - 14:00, 01.153-113 CIP
- Prerequisites / Organisational information:
- Grundkenntnisse im Umgang mit UNIX Systemen sowie Programmierung in C bzw. C++
- Contents:
- Komponenten eines Supercomputers und deren Zusammenspiel
typische Applikationen und Tuning von diesen
Administration, Monitoring, Debugging
Die Studierenden...
haben alle notwendigen Kompetenzen erworben um bei der Student Cluster Competition der SC oder ISC teilzunehmen,
können einem Cluster-Computer ingenieursmäßig planen und zusammenbauen,
die besondere Hardware-Architekturen, die sich in HPC-Systemen finden, verstehen und konfigurieren,
Applikationen installieren, ausmessen & optimieren,
den Zustand des Systems überwachen und es gegebenenfalls reparieren.
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