Numerische Algorithmen im Hochleistungsrechnen

Worum geht's

Du lernst ausgewählte numerische Algorithmen für High-Performance-Computing (HPC), z. B. Löser für partielle Differentialgleichungen, Methoden der numerischen Linearen Algebra, partikelbasierte Simulationen und spektrale Verfahren. Du kannst deren Anwendungsbereich einschätzen, grundlegende Performance-Eigenschaften analysieren und die Parallelisierbarkeit sowie Skalierbarkeit der Algorithmen bewerten und nutzen.

Was du danach kannst

Wichtige Algorithmen der parallelen und hochleistungsfähigen numerischen Berechnung kennen
Einschätzen, wo die Algorithmen in typischen Anwendungen einsetzbar sind
Grundlegende Performance-Merkmale und Skalierbarkeit beurteilen
Parallele Verifizierbarkeit von Algorithmen entscheiden und Datenabhängigkeiten analysieren
Parallelität (Vectorization, Threading, MPI) verstehen und beim Implementieren ausnutzen
Parallelisierungsstrategien für lineare Systeme und PDEs implementieren und evaluieren

Aus was das Modul besteht

VorlesungVermittlung der Konzepte, Algorithmen und Performance-Modelle
Tutorium / ÜbungBearbeitung konkreter Aufgaben, gemeinsame Lösungserarbeitung, teilweise in Teamarbeit

Lehrmethode

Vorträge / PräsentationenEinführung und Erklärung der Inhalte
Selbststudium von LiteraturVertiefung und eigenständige Beschäftigung mit Themen
Übungsaufgaben und Teamarbeit in TutorienPraktische Anwendung und Diskussion exemplarischer Probleme

Solltest du schon können

IN0019 Numerical Programmingempfohlen
IN2156 Numerical Programming (CSE)empfohlen
IN2147 Parallel Programmingempfohlen

Prüfung

KlausurImplementationsaufgaben

Schriftliche Klausur, 120 Minuten. Geprüft wird die Fähigkeit, parallele Algorithmen für numerische Methoden zu entwickeln, zu implementieren und hinsichtlich Parallelisierbarkeit und Laufzeit zu analysieren. Themen umfassen Vectorization, Thread-Parallelismus, MPI sowie kleine Implementationsaufgaben in Form von Aufgaben zur parallelen Programmierung.

Prüfungstermin11.02. · 14:00–16:001550, Georg-Kühne-Zeichensaal (5505.01.550)

Literatur

Bisseling - Parallel Scientific Computation - A Structured Approach Using BSP
Dongarra, Duff, Sorensen, van der Vorst - Numerical Linear Algebra for High-Performance Computers
Pacheco - A User’s Guide to MPI, Parallel Programming with MPI

Termine

Vorlesung mit ÜbungNumerische Algorithmen im Hochleistungsrechnen (IN2398)3 Gruppen zur Wahl

ADi.12:00–14:00
02.07.023, Seminarraum (Inf. 2/5) (5607.02.023)
15× · 13.10.–02.02.
- 13.10.
- 20.10.
- 27.10.
- 03.11.
- 10.11.
- 17.11.
- 24.11.
- 01.12.
- 08.12.
- 15.12.
- 22.12.
- 12.01.
- 19.01.
- 26.01.
- 02.02.
BMi.12:00–14:00
02.07.023, Seminarraum (Inf. 2/5) (5607.02.023)
15× · 14.10.–03.02.
- 14.10.
- 21.10.
- 28.10.
- 04.11.
- 11.11.
- 18.11.
- 25.11.
- 02.12.
- 09.12.
- 16.12.
- 23.12.
- 13.01.
- 20.01.
- 27.01.
- 03.02.
CMo.16:00–18:00
02.07.023, Seminarraum (Inf. 2/5) (5607.02.023)
14× · 19.10.–01.02.
- 19.10.
- 26.10.
- 02.11.
- 09.11.
- 16.11.
- 23.11.
- 30.11.
- 07.12.
- 14.12.
- 21.12.
- 11.01.
- 18.01.
- 25.01.
- 01.02.

Aus dem laufenden Semester, unverbindlich. Von mehreren Gruppen besucht man eine; der Stundenplan schlägt automatisch die mit den wenigsten Überschneidungen vor.

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