Inhalt

Abstract:

Whereas heterogeneous architectures and parallel computing has filled an academic niche
in the past it has become now a commodity technique with the rising of multi-core pro-
cessors and programmable graphic cards. Even FPGAs play a role hereby in a certain
extent due to their increasing importance as accelerator hardware what is clearly observ-
able in the scientific community. However, on one side parallel hardware like multi-core
and GPUs are now available nearly for everybody and not only for a selected selection
of people, who have access to a parallel supercomputer. On the other side the know-
ledge about programming of this commodity hardware, and we mean here in particular
hardware-orientated programming in order to squeeze out all offered GFlops and TFlops
of such hardware, is still missing as well as the knowledge about the architecture details.
To overcome this lack we offer this course HETRON.

Gliederung:

1. Einführung in heterogenes Rechnen und Grundlagen parallelen Rechnens

2. Programmierbeispiele

2.1 SHA

2.2 Ising-Modell

2.3 FFT

3. Heterogene Architekturen

3.1 GPU und OpenCL

3.2 x86-CPUs

3.3 Tilera-Architektur

4. FPGAs

5. Grid und Cloud-Computing

Detaillierter Inhalt:

The e-learning course HETRON Online (Ein Online-Kurs für die Nutzung paralleler
und heterogener Rechnerarchitekturen – An online course for the exploitation of par-
allel and heterogeneous computer architectures) focuses on two main topics which are
closely related to each other. This concerns on one side the benefits of using different
kinds of multi-core processors and parallel architectures built-up on base of these multi-
core processors. These architectures differ among each other in the number and in the
complexity of its single processing nodes. We distinguish between systems consisting
of a large number of simpler, so called fine-grained, processor cores vs. systems con-
sisting of a smaller number of more complex, so called coarse-grained, processor cores.
On the other side we lay our focus on that we want to do with these different hetero-
geneous parallel architectures, namely the execution of parallel programs. Of course
this requires the use of parallel programming languages and environments, like CUDA
or OpenMP. However, besides these questions of using the right syntax and the right
compiler switches to optimize a parallel program it is a pre-requisite to understand how
parallel computing really works. This refers (i) to the comprehension which basic mech-
anisms of parallel computing exist, (ii) where are the limits of getting more performance
with parallel computing and (iii) in what context stand these mechanisms to heteroge-
neous architectures. In other words it handles the question which architecture is the
best one for a certain parallelization technique. To teach these three topics, is one main
goal we pursuit with the course HETRON, and of course, this more fundamental basics
of heterogeneous and parallel computing have to be proven by means of concrete ap-
plication examples to deepen the acquired knowledge about heterogeneous architectures
and parallel computing principles.

Lern-/Qualifikationsziele:
Die Studierenden ...
...verstehen die Notwendigkeit sowie grundlegende Anwendungsfälle für heterogene Rechnerarchitekturen.
...können den grundlegenden Aufbau und das Zusammenspiel der Komponenten heterogener Rechnerarchitekturen erklären.
...erläutern grundsätzliche Parallelisierungsprinzipien wie Amdahls Law,
High-Performance- und High-Througput-Computing sowie Parallelisierungsstrategien.
...können einfache Programme mit Hilfe der vermittelten Prallelisierungsprinzipien (Amdahls Law, High-Performance- und
High-Throughput-Computing) analysieren und entsprechende Parallelisierungsstrategien entwickeln.
...erklären den Aufbau sowie Stärken und Schwächen von verschiedenen Architekturen wie CPUs, GPUs, Many-Core Prozessoren und FPGAs.
...implementieren ausgewählte Anwendungsbeispiele (SHA256 Algorithmus, Ising-Modell und Fast-Fourier-Transformation) auf oben genannte Architekturen.
...erforschen und bewerten verschiedener Parallelsierungstechniken in Abhängigkeit der Anwendung und der Architektur.
...erläutern die Grundlagen des Grid- und Cloud-Computings
...sind in der Lage parallele Berechnungen (SHA256) im Grid umzusetzen.

Lern-/Qualifikationsziele:

-

Lehrveranstaltungstyp:

Virtuelle Vorlesung

Interaktionsformen mit Betreuer/in:

E-Mail, Übungsaufgaben, Chat

Interaktionsformen mit Mitlernenden:

E-Mail, Chat, Foren

Kursdemo:

zur Kursdemo

Nutzung

Kurs ist konzipiert für:

Informatik. Allgemein technische Bereiche.

Formale Voraussetzungen:

-

Erforderliche Vorkenntnisse:

-

Hinweise zur Nutzung:

-

Kursumsetzung (verwendete Medien):

-

Erforderliche Technik:

-

Nutzungsentgelte:

für andere Personen als (reguläre) Studenten der vhb Trägerhochschulen nach Maßgabe der Benutzungs- und Entgeltordnung der vhb

Rechte hinsichtlich des Kursmaterials:

-

Verantwortlich

Anbieterhochschule:

Uni Erlangen-Nürnberg (FAU)

Anbieter:

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Fey

Prof. Dr. Jürgen Mottok

Dipl.-Inf. Marc Reichenbach

Autoren:

Dietmar Fey

Jürgen Mottok

Marc Reichenbach

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Fey

Prüfung

Prüfungsangebot zur Lehrveranstaltung

Art der Prüfung:

mündlicher Leistungsnachweis (Einzel)

Bemerkung:

–

Prüfer:

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Fey

Prüfungsanmeldung erforderlich:

ja

Anmeldeverfahren:

Directly via Email.

Prüfungsanmeldefrist:

–

Prüfungsabmeldefrist:

–

Kapazität:

–

Prüfungsdatum:

–

Prüfungszeitraum:

–

Prüfungsdauer:

30 Minuten

Prüfungsort:

Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nuremberg
Martensstr. 3
91058 Erlangen

Zuständiges Prüfungsamt:

At your University.

Zugelassene Hilfsmittel:

–

Formale Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

Successful submission of the exercises.

Inhaltliche Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

–

Zertifikat:

Ja

Anerkennung:

–