Moderne parallele Rechnerarchitekturen
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- Maja Albrecht
- vor 8 Jahren
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1 Seminar im WS0708 Moderne parallele Rechnerarchitekturen Prof. Sergei Gorlatch Dipl.-Inf. Maraike Schellmann Einsteinstr. 62, Raum 710, Tel Dipl.-Inf. Philipp Kegel Einsteinstr. 62, Raum 705, Tel Westfälische Wilhelms-Universität Münster Fachbereich 10 Institut für Informatik Arbeitsgruppe PVS 1
2 TEILNAHMEBEDINGUNGEN UND ANMELDUNG Teilnahmebedingungen: Abgeschlossenes Vordiplom ist zwingend erforderlich! Themenvergabe zunächst an Kandidaten mit Vordiplom. Informatikstudenten und Teilnehmer an unseren Vorlesungen werden bevorzugt angenommen. Anmeldung: Eintrag in Liste verpflichtet zur Teilnahme. Weitere Anmeldungen werden noch bis Donnerstag 3.7. per Mail angenommen. Benachrichtigung per Mail bis 4.7. Themenvergabe erfolgt im Anschluss. c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 2
3 SEMINAR-RICHTLINIEN Das Seminar verfolgt drei Zwecke: Erlernung der Techniken zur selbständigen Verarbeitung von nicht-trivialem Stoff und dessen Präsentation (dient dem Vortragenden) Vermittlung des Stoffes für die Teilnehmer Erwerb des Scheines ;-) c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 3
4 VORBEREITUNG DER PRÄSENTATION: Aneignen und Verstehen des Stoffes. Benutzung zusätzlicher Quellen wird dringend empfohlen! (Kontakt mit Autoren, referenzierte Arbeiten, Newsgroups etc.) Schriftliche Ausarbeitung Übersetzung! Vortragsfolien Ausarbeitung! Mit Betreuer Termine ausmachen (v. d. V. = vor dem Vortrag): 1-2 Monate v. d. V.: eingehendes Verständnis und Gliederung 1-2 Wochen v. d. V.: Folien und Ausarbeitung Die Qualität der Betreuung hängt auch vom Studenten ab!!! c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 4
5 AUSARBEITUNG Seiten Sprache (Ausarbeitung, Folien und Vortrag) ist Deutsch. Ausnahmen (englisch) nach Rücksprache möglich. Nicht einfach einen Artikel übersetzen! Global informieren (weitere Literatur eigenständig suchen!) Das erworbene Gesamtwissen schlüssig darstellen! Beliebiges Textverarbeitungsprogramm verwendbar. Empfehlung: (La)TeX Formale Richtlinien und Regeln beachten! = Duden (auch Schriftsatz!) Abgabe als Ausdruck und elektronisch als ps/pdf Datei Korrektur ist nur vor der Abgabe sinnvoll c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 5
6 FOLIEN Oberstes Ziel: Nutzen für die Zuhörer maximieren Was kann (nicht) vorausgesetzt werden? Motivation der Zuhörer (Interesse wecken!) Lerneffekt maximieren (Wiederholungen geeignet einsetzen) Sich am Zuhörer orientieren, sich in dessen Lage/Rolle versetzen Farbe, Bilder usw. sinnvoll einsetzen. Keine Farborgien, Geräuscheffekte oder animierte Texte! Umfang: i. d. R. zwei Minuten pro Folie = etwa Folien c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 6
7 VORTRAG Dauer ca. 30 Minuten Nur was man verstanden hat kann man verständlich vortragen! = 100%iges Verständnis des Stoffes anstreben!... kein Ahnung, aber das steht so im Paper... ist immer falsch! Literatur kritisch lesen (Autor hat fast immer recht) Die eigene Meinung ist durchaus gefragt! Damit Rechnen, dass Zwischenfragen gestellt werden (Wir werden kritische Zuhörer sein) Eigenen Vortrag selbstkritisch prüfen Vortrag mind. einmal Probe halten (Zeit: 30 Min, inkl. Fragen)! Hin- und herspringen auf den Folien vermeiden! c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 7
8 TYPISCHE PROBLEME BEI SEMINAREN Kommunikation mit dem Betreuer und mit den Autoren. s schreiben und vor allem auch beantworten Verständnis über das Paper hinaus (Referenzen suchen, Mail an Autoren, im Internet suchen, den Betreuer fragen, Programme ausprobieren) Am besten sofort anfangen, die Veröffentlichung zu lesen, zu verstehen und zu kommentieren. Nicht erst eine Woche vor Abgabe. Vortrag nicht wesentlich überziehen, auf Zeit achten! (Probevortrag vor Freunden oder vor dem Spiegel) Vortrag 1 2 Wochen vor dem Vortrag mit dem Betreuer durchsprechen. Fristen und Termine einhalten! Vortrag mit Laptop und Beamer. Falls unser Laptop benutzt wird, einen Tag vorher die Folien per . c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 8
9 TERMINE Erste Gliederung + Idee für Parallelisierung: bis Erste Version der Ausarbeitung: bis Abgabe der Ausarbeitung: bis Vorträge: voraussichtlich c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 9
10 PARALLELE ARCHITEKTUREN c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 10
11 THEMEN 1. Multicore Prozessoren und Programmierung mit OpenMP Die Leistungsverbesserung heutiger Prozessoren wird vor allem durch mehrere Prozessorkerne auf einem Chip erreicht. Zur vollen Ausnutzung der Leistung von Multicore-Prozessoren ist parallele Programmierung notwendig. Eine Programmierschnittstelle zur Multicore Programmierung ist OpenMP (Open Multi-Processing). Thema des Vortrags ist zum einen die Einführung in die Multicore Prozessor Architektur und zum anderen die Nutzung von OpenMP. c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 11
12 2. Multicore Programmierung mit Threading Building Blocks Threading Building Blocks ist eine C++-Template Bibliothek von Intel zur Entwicklung paralleler Programme für Multicore Prozessoren. In diesem Vortrag soll ein Überblick über der die Programmierung mit Threading Building Blocks gegeben werden. c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 12
13 3. Cell Prozessor Der Cell Prozessor besteht aus einem Haupt- und 8 Unterprozessoren und wird unter anderem in der Playstation 3 eingesetzt. Für die Programmierung des Cell Prozessors mittels einer API für C/C++ Programmierung steht ein SDK zur Verfügung. Der Vortrag soll den Cell Prozessor und seine Programmierung vorstellen. c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 13
14 4. GPU Programmierung mit CUDA Moderne Graphikprozessoren (GPUs) müssen hohen Performanzanforderungen genügen und verfügen daher üblicherweise über mehrere, parallel arbeitende Recheneinheiten. Im Vortrag soll die GPU Programmierung mit CUDA (Compute Unified Device Architecture) vorgestellt werden. CUDA ist eine Programmier- und Hardwareschnittstelle die - im Vergleich zu Standardgrafikbibliotheken wie OpenGL und DirextX - eine einfache Programmierung der GPU mittels Threads ermöglicht. c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 14
15 5. GPU, Cell und Multicore Programmierung mit Rapidmind Dieser Vortrag soll eine Einführung in Rapidmind geben. Rapidmind ermöglicht parallele Programmierung auf verschiedenen Rechnersystemen wie GPU, Cell und klassischen Multicore Prozessoren mittels so gennantem Stream-Processing. Hier definiert der Programmierer Ein- und Ausgabeströme und Operationen auf diesen Strömen. c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 15
16 6. Cluster von Multicore Prozessoren Moderne Computer Cluster bestehen meist aus vernetzten Multicore Prozessoren. Die Programmierung dieser Cluster erfolgt hierarchisch: Kommunikation zwischen den Prozessoren erfolgt über MPI (Message Passing Interface), Parallelisierung der Berechnungen innerhalb der Multicore Prozessoren erfolgt mittels OpenMP. Dieser Vortrag soll sowohl einen Überblick über aktuelle Computer Cluster, als auch deren Programmierung mittels OpenMP und MPI geben. c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 16
17 AUFGABE: MATRIX-VEKTOR MULTIPLIKATION Aufgabe: Implementierung von paralleler Matrix-Vektor Multiplikation: Ax = b für A R N N und x R N, wobei R single-precision float sein soll. Jeder Teilnehmer implementiert in der Sprache seines Themas für entsprechende Hardware. Ausführen der Multiplikation auf entsprechender Hardware und Laufzeitmessung für unterschiedliche N. Jedes Rechnersystem (Multicore, Cell, GPU und Multicore Cluster) steht prinzipiell zur Verfügung. Details zum Zugriff sobald Themen verteilt sind. c 2008 BY SERGEI GORLATCH WWU MÜNSTER AUSGEWÄHLTE THEMEN PARALLELER SYSTEME 17
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