Fachgebiet 5 - Technische Informatik

Fakultät Informatik, Institut für Technische Informatik, Professur Rechnerarchitektur
Module INF-VERT5 und INF-BAS5
Technische Informatik
Zellescher Weg 12
Nöthnitzer Straße 46
Willers-Bau A 205
Raum 1044
Tel. +49 351 - 463 - 35450
Tel. +49 351 - 463 - 38246
Wolfgang E. Nagel ([email protected])
INF-VERT5 Vertiefungsmodul Technische Informatik
Sommersemester
Compilerbau
2/0/0 Prof. Castrillon
Computertechnik
2/2/0 Prof. Spallek
Hauptseminar Current Topics in Compiler
Construction (english)
0/2/0 Prof. Castrillon
Hochleistungsrechner und ihre Programmierung II 2/2/0 Prof. Nagel
Komplexpraktikum Prozessorentwurf
0/0/4 Prof. Spallek,
Modellierung und Simulation in der Technischen
Informatik
2/2/0 Prof. Spallek
Schaltkreis und Systementwurf
2/2/0 Prof. Spallek
Struktur und Operationsprinzip von Prozessoren
2/0/0 Prof. Nagel
Theorie und Einsatz von Verbindungseinrichtungen in parallelen Rechnersystemen
2/0/0 Prof. Nagel
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Compiler Construction 2/0/0
Vorlesung (2 SWS, Prof. Castrillon)
Vorlesung:
Mittwochs, 11:10 – 12:40 Uhr – APB/E009
Themenbereiche:
!   Umfassender Kurs zum Compilerbau
!   Lexikalische Analyse, Syntaxanalyse, Semantische Analyse
!   Zwischendarstellung des Quellprogramms
!   Steuer- und Datenflussanalyse
!   Compileroptimierung
!   Zielarchitekturen
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Computertechnik 2/2/0
Vorlesung (2 SWS, Prof. Spallek) und Übung (2 SWS, Dr. Köhler)
Vorlesung:
Montags, 13:00 – 14:30 Uhr – APB/E009
Übung:
Montags, 14:50 – 16:20 Uhr – APB/E008
Themenbereiche:
!   Prozessor
–  Funktionsweise, schaltungstechnische Grundlagen, Optimierungsmöglichkeiten
!   Speicher
!   Messmittel
–  ADU, DAU, Speicheroszilloskop, Logikanalysator
!   Verbindungsstrukturen
!   Peripherie
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Hauptseminar Current Topics in Compiler Construction
(Hauptseminar)
0/2/0
(Prof. Castrillon)
Themenbereiche:
!   Studenten erwerben grundlegende Fähigkeiten bei der Bearbeitung eines
Forschungsthemas
!   Ausarbeitung von ca. 6 Seiten und Präsentation
!   Student wählt ein Thema aus einer Anzahl vorausgewählter Konferenz-Paper
–  Danach ein Monat Zeit zur Bewertung der realisierten Arbeit im Paper
!   Ausarbeitung soll über das Paper hinaus gehen
–  Gemeinsamkeiten mit anderen Forschungsgebieten
–  Vorschläge für aktuelle Forschungsrichtungen
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Hochleistungsrechner und ihre Programmierung II 2/2/0
Vorlesung (2 SWS, Prof. Nagel) und Übung (2 SWS, Dr. Trenkler)
Vorlesung:
Mittwochs, 9:20 – 10:50 Uhr – WIL/A317
Übung:
Donnerstags, 9:20 – 10:50 Uhr – APB/E008
Themenbereiche:
!   Software und die Programmierung
–  Parallele Programmiermodelle und Programmentwicklung
–  Betriebssystemunterstützung und praktische Erfahrungen
!   Performanceanalyse und –optimierung paralleler Algorithmen einschließlich der
Betrachtung aktueller Werkzeuge
!   GPU-Programmierung
!
Grid-/Cloud-Computing
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Komplexpraktikum Prozessorentwurf 0/0/4
(Prof. Spallek, Dr. Zabel)
Montags, 14:50 – 16:20 Uhr – APB/1061
Themenbereiche:
!   Entwurf und Implementierung eines einfachen eingebetteten Systems auf Basis eines
abgerüsteten MIPS- oder anderen Prozessorkerns
!   Implementierung mittels VHDL für einen Altera Cyclone-III FPGA
!   Nachweis der korrekten Funktion des Systems auf dem FPGA-Praktikumsboard Altera
DE0 mit Hilfe eines C-Testprogramms
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Modellierung und Simulation in der Technischen Informatik 2/2/0
Vorlesung (2 SWS, Prof. Spallek)
Vorlesung:
Mittwochs, 13:00 – 14:30 Uhr – APB/E006
Übung:
Mittwochs, 14:50 – 16:20 Uhr – APB/1096
Themenbereiche:
!   Hauptgegenstand der Vorlesung bilden CAD-Systeme für den Entwurf
mikroelektronischer Systeme
!   Innere Algorithmen derartiger CAD-Systeme (Monte-Carlo-Methoden,
Diskretisierungsmethoden, Lösung von Differentialgleichungen)
!   Probleme bei der programmtechnischen Realisierung
!   Schnittstellenkonzepte, Visualisierung
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Schaltkreis und Systementwurf 2/2/0
Vorlesung (2 SWS, Prof. Spallek) und Übung (2 SWS, Dr. Preußer)
Vorlesung:
Donnerstags, 11:10 – 12:40 Uhr – APB/E007
Übung:
Freitags, 09:20 – 10:50 Uhr – APB/E006
Themenbereiche:
!   Integrationstechniken
!   Grundlagen des Schaltkreisentwurfs
!   Standardschaltkreise
!   ASICs
!   CAD-Systeme
!   Synthese von VLSI-Systemen
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Struktur und Operationsprinzip von Prozessoren 2/0/0
Vorlesung (2 SWS, Prof. Nagel, Dipl.-Ing. D. Hackenberg, Dipl.-Inf. D. Molka,
Dipl.-Inf. R. Schöne)
Dienstags, 11:10 – 12:40 Uhr – APB/E007
Themenbereiche:
!   Befehlssatzarchitekturen & Virtualisierung
!   Cache- und Speicherorganisation
! Pipelining
!   Parallelisierung (Multi-Core, ILP, CMT)
!   Heterogene Multi-Cores
!   Energieeffizienz
!   Code Scheduling
!   Trends in der Mikroarchitektur
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Sommersemester
Theorie und Einsatz von Verbindungseinrichtungen in parallelen
Rechnersystemen 2/0/0
Vorlesung (2 SWS, Prof. Nagel, Dipl.-Math. Domke)
Freitags, 11:10 – 12:40 Uhr – APB/E007
Themenbereiche:
!   Definition und Bedeutung von Verbindungsnetzen in Parallelrechnern und
Rechnernetzen
!   Eigenschaften und Merkmale statischer und dynamischer Netzwerke
!   Vermittlungsverfahren und –techniken
!   Datentransport und Routing-Methoden
!   Leistungskennwerte von Netzwerktechnologien und ihre Einflussgrößen
!   Beispiele kommerzieller Verbindungsnetzwerke (u.a. Myrinet, Infiniband)
Wolfgang E. Nagel
INF-BAS5 Basismodul Technische Informatik
Einführung in die Technische Informatik (Wintersemester)
Vorlesung (4 SWS), Übung (2 SWS) und Praktikum (2 SWS)
wieder im WS 2016/17
Diese Vorlesungsreihe wird als Ringvorlesung von den drei Professoren der
Technischen Informatik angeboten.
Prof. Spallek
-
VLSI-Entwurfssysteme
Prof. Nagel
-
Parallelverarbeitung
Prof. Castrillon
-
Compilerbau
Wolfgang E. Nagel
INF-BAS5 Wintersemester
VLSI-Entwurfssysteme (Prof. Spallek)
Vorlesung (4 SWS), Übung (2 SWS) und Praktikum (2 SWS)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Einführung in die digitale Elektronik und Integrationstechnik
!   Komplexe digitaler Schaltnetze
–  Verknüpfungsglieder, Boolesche Beschreibung, Vereinfachungsmethoden, Analyse und Synthese
!   Realisierung von Schaltwerken
–  Speicherglieder
!   Entwurf eines FPGA im Praktikum
Wolfgang E. Nagel
INF-BAS5 Wintersemester
Parallelverarbeitung (Prof. Nagel)
Vorlesung (4 SWS), Übung (2 SWS) und Praktikum (2 SWS)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Prozessoren, Parallelrechner
!   Parallele Programmierung
–  MPI, OpenMP, UPC
–  GPU-Programmierung
!   Leistungsanalyse
!   Praktikum
–  MPI-Programmierung auf dem Bull Cluster Taurus
–  GPU-Programmierung mit CUDA
Wolfgang E. Nagel
INF-BAS5 Wintersemester
Compilerbau (Prof. Castrillon)
Vorlesung (4 SWS), Übung (2 SWS) und Praktikum (2 SWS)
erstmalig im WS 2016/17
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Vertiefungsmodul Technische Informatik
Wintersemester
Computerarithmetik
2/2/0
Dr. Preußer
Effiziente parallele Algorithmen
2/2/0
Prof. Nagel
Hochleistungsrechner und ihre Programmierung I
2/2/0
Prof. Nagel
Hochparallele Simulationsrechnungen mit CUDA und OpenCL
2/2/0
Prof. Nagel
Dipl.-Ing. Dietrich
Komplexpraktikum Prozessorentwurf
0/0/4
Prof. Spallek
Dr. Zabel
Konzepte der parallelen Programmierung
2/0/0
Dr. Trenkler
Leistungsanalyse für Rechnersysteme
2/2/0
Dr. Brunst
Dipl.-Inf. Wesarg
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Wintersemester
Computerarithmetik 2/2/0
Vorlesung (2 SWS, Dr. Preußer) und Übung (2 SWS, Dr. Preußer)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Vermittlung des internen Aufbaus von Hardwarekomponenten zur effizienten
Realisierung arithmetischer Funktionen
!   Strukturelle Konzepte zur Beschleunigung der Berechnungen
!   Umsetzung der vier Grundrechenarten
!   Festkomma- und Gleitkommaarithmetik
!   Realisierung komplexer Funktionen (Wurzel-, Winkel-, Exponentialfunktionen)
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Wintersemester
Effiziente parallele Algorithmen
Vorlesung (2 SWS, Prof. Nagel) und Übung (2 SWS, Dipl.-Math. F. Hoffeins)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Datenstrukturen
!   Suchalgorithmen
!   Sortieralgorithmen
!
Graphenalgorithmen
!   ...
!   Entwurfsprinzipien für parallele Algorithmen
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Wintersemester
Hochleistungsrechner und ihre Programmierung I
Vorlesung (2 SWS, Prof. Nagel) und Übung (2 SWS, Dr. Trenkler)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Konzepte der Parallelverarbeitung
!   Parallele und skalierbare Architekturen
–  Architekturkonzepte
–  Leistungsmerkmale
–  Aktuelle Beispiele
!   Software und die Programmierung
–  Parallele Programmiermodelle und Programmentwicklung
–  Betriebssystemunterstützung und praktische Erfahrungen
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Wintersemester
Hochparallele Simulationsrechnungen mit CUDA und OpenCL
Vorlesung (2 SWS, Dr. Juckeland) und Übung (2 SWS, Dr. Juckeland)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Simulationen bzw. Berechnungen mit hochparallelen Prozessoren
!   Untergliederung in:
•  Einführung GPU Computing und CUDA
•  Hard-/Software-Ökosystem
•  Speichermanagement
•  Parallele Algorithmen
•  Performance Tuning
•  OpenCL
•  Fallstudien
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Wintersemester
Komplexpraktikum Prozessorentwurf 0/0/4
(Prof. Spallek, Dr. Zabel)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Entwurf und Implementierung eines einfachen eingebetteten Systems auf Basis eines
abgerüsteten MIPS- oder anderen Prozessorkerns
!   Implementierung mittels VHDL für einen Altera Cyclone-III FPGA
!   Nachweis der korrekten Funktion des Systems auf dem FPGA-Praktikumsboard Altera
DE0 mit Hilfe eines C-Testprogramms
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Wintersemester
Konzepte der parallelen Programmierung
Vorlesung (2 SWS, Dr. Trenkler)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Parallele Maschinenmodelle
!   Parallele Programmiermodelle
!   Entwurf von paralleler Software
!   MPI (Message Passing Interface)
!
OpenMP
!   CAF (Co-Array Fortran)
!   Gegenüberstellung von MPI, OpenMP und CAF
Wolfgang E. Nagel
INF-VERT5 Wintersemester
Leistungsanalyse für Rechnersysteme
Vorlesung (2 SWS, Dr. Brunst) und Übung (2 SWS, Dipl.-Inf. B. Wesarg)
wieder im WS 2016/17
Themenbereiche:
!   Spezifikation von Performance-Anforderungen
!   Evaluierung von Design-Alternativen
!   Vergleich von zwei und mehreren Systemen
!   Bestimmung eines optimalen Wertes für einen Parameter (System Tuning)
!   Identifikation von Engpässen
!   Charakterisierung der Last auf einem System
!   Bestimmung der Anzahl und der Größe von Komponenten
!   Vorhersage der Performance für zukünftige Lasten
Wolfgang E. Nagel

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