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Home Teaching Courses SS 2015 Computerarchitecture (German)

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Homepage des Kurses Rechnerarchitektur im Sommersemester 2015

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Aktuelles

  • Die Ergebnisse der Klausur vom 02.09.2015 sind entsprechend dem Anmeldeweg weitergegeben bzw. eingetragen worden.
    Für die Studiengänge Informatik können die Noten im BOSS-System abgefragt werden, für Lehramt und Nebenfach sind die
    Ergebnisse an die Prüfungsverwaltung weitergeleitet worden und sollten kommende Woche verfügbar sein.
    Bei drei Einträgen gab es Probleme mit BOSS, dies wird in Kürze geklärt.

    Die Klausureinsicht findet am 28.9.2015 (Mo.) von 10:00-11:00 Uhr im Raum E18 der OH16 statt.

  • Klausurtermine
  • Vorläufige Vorlesungswebseite online.
  • Zuteilung der Übungsgruppen abgeschlossen

Termine


ZeitRaumDozent
Vorlesung Di 12:15-13:45 Uhr OH14, E23 Dr. Michael Engel
Do 10:15-11:45 Uhr OH14, E23 Dr. Michael Engel
Übung Mo 10:15-11:45 Uhr OH14,304 Olaf Neugebauer
Mo 12:15-13:45 Uhr OH14,304 Olaf Neugebauer
Mi 14:15-15:45 Uhr OH16, 205 Björn Bönninghoff
Mi 16:15-17:45 Uhr OH14, 104 Björn Bönninghoff

Lerninhalte und Ziele

In dieser Vorlesung werden fortgeschrittene Konzepte der Rechnerarchitektur vorgestellt. Am Anfang steht ein breiter Überblick über mögliche Programmiermodelle, wie sie für Universalrechner (z.B. MIPS-Architektur) und aber auch spezielle Maschinen (z.B. Signalprozessoren) entwickelt wurden. Anschließend werden prinzipielle Aspekte der Mikroarchitektur von Prozessoren behandelt. Der Schwerpunkt liegt hierbei insbesondere auf dem sogenannten Pipelining und den in diesem Zusammenhang angewandten Methoden zur Beschleunigung der Befehlsausführung.

Im letzten Abschnitt werden Rechensysteme mit mehr als einem Prozessor bzw. mehreren Recheneinheiten betrachtet. Ausgehend von der nebenläufigen Verarbeitung mit Hilfe von sogenannten Threads werden Architekturen mit unterschiedlichem Kopplungsgrad zwischen den Berechnungs- und den verwendeten Speichereinheiten vorgestellt, wie z.B. Multi-Core-Systeme, Multiprozessoren und Cluster-Rechner.

Folien

Datum  Vortragender  Thema  Folien Downloads
 7.4.2015 Engel  Einführung, Organisatorisches Foliensatz 1 



 9.4.2015 Engel   Instruction Set Architecture: DSP Foliensatz 2 

Java Audio Demo (19 MB)

ACHTUNG: Aktuell nur unter MacOS X
lauffähig wegen SWT-Abhängigkeiten;
Update in Arbeit

14.4.2015 Engel

 Instruction Set Architecture:
 Netzwerkprozessoren

Foliensatz 3
16.4.2015 Engel

 Instruction Set Architecture:
 VLIW und EPIC

Foliensatz 4

21.4.2015 Engel

 Instruction Set Architecture:
 Vektorrechner und Multimedia

Foliensatz 5  
23.4.2015 Engel

 GPUs und GPGPU-Programmierung

Foliensatz 6

 OpenCL-Beispielcode


28.4.2015 Engel

 Non-Standard-Rechner: ASIPs, FPGAs,
 Datenflussrechner

Foliensatz 7
30.4.2015 Engel

 Arithmetik

Foliensatz 8



05.5.2015 Engel

 Gleitkomma-Arithmetik

Foliensatz 9
07.5.2015 Engel

 Instruction Scheduling

Foliensatz 10
(
updated: Formatierung Tomasulo)
 Ravi Tools Download (Scoreboarding, Tomasulo)
12.5.2015 Engel

 Branch Prediction

Foliensatz 11
14.5.2015

 – Christi Himmelfahrt –



19.5.2015 Engel

 Speicherhierarchien

Foliensatz 12
21.5.2015 Engel

 Caches

Foliensatz 13 (Update: korrekte Legende auf Folien 7 und 10, neue Abb. Folie 24)
26.5.2015 Engel

 Scratchpad Memories und Flash

Foliensatz 14
28.5.2015 Engel

 Scratchpad Memories und Flash

Foliensatz 14 Teil 2 (erweitert)
02.6.2015 Engel

  ITRS Roadmap, CO2-Fußabdruck von PCs

Foliensatz 15a: ITRS-Roadmap
Foliensatz 15b: CO2


04.6.2015

 – Fronleichnam –



09.6.2015 Engel

 Parallele Rechensysteme

Foliensatz 16: Parallele Rechensysteme
11.6.2015 Engel

 PRAM

Foliensatz 17: PRAM
16.6.2015 Engel

 Cachekohärenz

Foliensatz 18
18.6.2015 Engel

 Speicherkonsistenz

Foliensatz 19: Speicherkonsistenz 
23.6.2015 Engel  Synchronisierung Foliensatz 20: Synchronisierung 
25.6.2015 Engel  Multithreading Foliensatz 21: Multithreading (Hardware, PThreads)  Vorlesung in OH12 E003 
30.6.2015 Engel  Netzwerke Foliensatz 22: Netzwerke, MPI
02.7.2015 Engel  Netzwerke / MPI

07.7.2015 Engel  Netzwerke / OpenMP Foliensatz 23: OpenMP
09.7.2015    – Probeklausur –

14.7.2015 Engel  Beispielarchitekturen Foliensatz 24: BlueGene 
16.7.2015 Engel  Beispielarchitekturen Foliensatz 25: Connection Machine und SiCortex 


Materialien

Übungen

Die Anmeldung zu den Übungsgruppen erfolgt in der ersten Vorlesungswoche über ASSESS.


Übungsblatt  Besprechungszeitraum  Hilfsmaterial  Folien
Blatt 01 KW 16   ra-uebung-01.pdf.zip
Blatt 02  KW 17   ra-uebung-02.pdf.zip
Blatt 03 KW 18 vorlage_a3-1.tar.gz

loesung_a3-1.tar.gz

ra-uebung-03.pdf.zip

Blatt 04 KW 19

ra-uebung-04.pdf.zip

(Update 8.6.2015)

Blatt 05 KW 20

tomasulo_vorlage_neu.pdf.zip

scoreboarding.pdf.zip

ra-uebung-05.pdf.zip
Blatt 06 KW 21

vorlage_predictor.pdf

ra-uebung-06.pdf.zip

KW 22  Keine Übung  wg. Pfingsten
Blatt 07 KW 23
ra-uebung-07.pdf.zip
Blatt 08 KW 24
ra-uebung-08.pdf.zip
Blatt 09 KW 25
ra-uebung-09.pdf.zip
Blatt 10 KW 26
ra-uebung-10.pdf.zip
Blatt 11 KW 27
ra-uebung-11.pdf.zip
Blatt 12 KW 28 
ra-uebung-12.pdf.zip



Ein Übungsschein kann ausgestellt werden. Er ist zur Teilnahme an der Klausur allerdings nicht notwendig. Falls der Übungsschein erreicht werden soll sind die eigenen Lösungen vor Beginn der Übungsgruppe beim Tutor abzugeben. Es müssen über alle Blätter hinweg 45% der insgesamt möglichen Punkte erreicht werden und mindestens eine Lösung zu einer Aufgabe in der Gruppe präsentiert werden.
Die Übungsblätter sollen in Eigenarbeit bis zum angegebenen Termin bearbeitet werden. Eine Abgabe ist nicht vorgesehen. Am angegebenen Termin werden die Lösungen zusammen in der Gruppe diskutiert und korrigiert. Zur Vorbereitung auf die Klausur am Ende der Vorlesungszeit wird die Teilnahme an den Übungen dringend empfohlen. 

Literatur

  • Hennessy, John L., Patterson, David A.: Computer Architecture - A Quantitative Approach, Morgan Kaufman, 5. Auflage 2011.
  • Culler, David E., Singh, Jaswinder Pal, Gupta, Anoop: Parallel Computer Architecture: A Hardware/Software Approach, Morgan Kaufman, 1999.
  • Hwang, Kai: Advanced Computer Architecture: Parallelism, Scalability, Programmability, McGraw-Hill, 1993.
  • Shen, John Paul, Lipasti, Mikko H.: Modern Processor Design, McGraw-Hill, 2003.
  • Adve, Sarita V., Gharachorloo, Kourosh: Shared Memory. Consistency Models: A Tutorial, DIGITAL, WRL Research Report 95/7.

Weitere Informationen

Die Veranstaltung ist äquivalent zur ehemaligen Wahlpflicht-Vorlesung "Rechensysteme".

Gemäß Beschluß des Prüfungsausschusses Informatik vom 21.4.2004 kann diese Veranstaltung von Studierenden nach DPO 2001 mit Nebenbenfach Elektrotechnik nicht zusammen mit der E-Technik Veranstaltung "Technische Informatik" für das Diplom verwendet werden!

Prüfung / Leistungsnachweis

  • Prüfung (Bachelor, DPO 2001): Klausur (benotet, 9 Credits) über Inhalte von Vorlesung und Übungen.
  • Leistungsnachweis (DPO 2001): Bearbeitung der Übungsaufgaben (mindestens 45% der Gesamtpunktzahl erforderlich) + Präsentation ausgewählter Lösungen.
  • Sonderregelungen für Nebenfachstudierende: wenn zwingend erforderlich nach Absprache