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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