Parallele Systeme

Zielsetzung:

Schwerpunkt der Vorlesung ist die Vermittlung von Grundlagen der parallelen Datenverarbeitung

Inhalt:

Selbst unser PC erlaubt bereits ein hohes Maß an nebenläufiger Verarbeitung von Daten. Die effiziente Ausnutzung von Parallelität bedarf allerdings mehr als nur mehrerer Prozessoren, insbesondere muss; das zu lösende Problem Parallelverarbeitung erlauben. Beschrieben werden Eigenschaften unterschiedlicher paralleler Rechnerarchitekturen und Metriken zu deren Beurteilung. Weiterhin werden Modelle und Sprachen zum Programmieren paralleler Rechner eingeführt. Neben der Programmierung von allgemeinen Parallelrechnern werden Entwurfsmethoden (CAD) vorgestellt, wie man ausgehend von einer algorithmischen Problemstellung ein massiv paralleles Rechenfeld in VLSI herleiten kann, das genau dieses Problem optimal parallel berechnet. Solche Schaltungen spielen auf der Bit- bzw. Wortebene eine dominante Rolle (Arithmetik) sowie bei Problemen der Signal- und Bildverarbeitung (z.B. Filter).

Im einzelnen werden behandelt:

1. Theorie der Parallelität (parallele Computermodelle, parallele Spezifikationsformen und -sprachen, Performanzmodelle und -berechnung)
2. Klassifikation paralleler und skalierbarer Rechnerarchitekturen (Multiprozessoren und Multicomputer, Vektorrechner, Datenflußmaschinen, VLSI-Rechenfelder)
3. Programmierbare System-on-Chip (SoC) Architekturen
4. Programmierung paralleler Rechner (Sprachen und Modelle, Entwurfsmethoden und Compiler, Optimierung)
5. Massive Parallelität: Vom Algorithmus zur Schaltung

Theoretische und praktische Übungen mit rechnergestützten Werkzeugen

Unterlagen:

• Vorlesungsskript
• Aufgaben und Musterlösungen aus der Übung

Vertiefende Literatur:

• Kai Hwang, "Advanced Computer Architecture: Parallelism, Scalability, Programmability"
• Michael Wolfe, "High Performance Compilers for Parallel Computing"
• Alain Darte, Yves P. Robert, Frederic Vivien, "Scheduling and Automatic Parallelization"
• Utpal Banerjee, "Loop Parallelization (VLSI, Computer Architecture and Digital Signal Processing)"
• S. Y Kung, "VLSI Array Processors"