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Home Teaching Courses SS 2019 Rechnerarchitektur (Deutsch)

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Homepage des Kurses Rechnerarchitektur im Sommersemester 2019

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Termine


ZeitRaumDozenten
Vorlesung Mo. 10-12 OH12, E.003

Prof. Jian-Jia Chen, Prof. Jens Teubner

Di. 12-14
?bung Mi. 12.15-13.45 (deutsch) - Gruppe RA1 OH16, CILAB
(Raum U08)
Lea Sch?nberger
Mi. 14.15-15.45 (deutsch) - Gruppe RA2 Nils H?lscher
Mi. 16.15-17.45 (deutsch) - Gruppe RA3 Nils H?lscher
Do. 10.15-11.45 (englisch) - Gruppe RA4 Kuan-Hsun Chen

Lerninhalte und Ziele

In dieser Vorlesung werden fortgeschrittene Konzepte der Rechnerarchitektur vorgestellt. Am Anfang steht ein breiter ?berblick ?ber m?gliche Programmiermodelle, wie sie f?r Universalrechner (z.B. MIPS-Architektur) und aber auch spezielle Maschinen (z.B. Signalprozessoren) entwickelt wurden. Anschlie?end 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 Befehlsausf?hrung.

Im letzten Abschnitt werden Rechensysteme mit mehr als einem Prozessor bzw. mehreren Recheneinheiten betrachtet. Ausgehend von der nebenl?ufigen 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
01.04.2019 Prof. Chen Organization, Introduction, ISA ra-01.pdf

02.04.2019 Prof. Chen Amdahl?s law, multi-threading (part 1) ra-02.pdf

08.04.2019 Prof. Chen multi-threading (part 2) ra-03.pdf

09.04.2019 keine Vorlesung


15.04.2019 Prof. Teubner OpenMP parallel.pdf

16.04.2019 keine Vorlesung


22.04.2019 keine Vorlesung


23.04.2019 Prof. Teubner OpenMP, MPI gpu.pdf

29.04.2019 Prof. Teubner GPU

30.04.2019 Prof. Teubner GPU

06.05.2019 Prof. Teubner GPU

07.05.2019 Prof. Teubner cache-coherence and synchronization multicore.pdf
13.05.2019 Prof. Chen Measures of performance, power circuits, energy

ra-measure.pdf

ra-energypower.pdf


14.05.2019 Prof. Chen Temperature, hotspot, thermal gradient ra-temperature.pdf

20.05.2019 Prof. Chen Pipeline, Instruction scheduling ra-ILP-scheduling.pdf???? 
21.05.2019 Prof. Chen Instruction scheduling

27.05.2019 Prof. Chen Instruction scheduling (Tomasulo's algorithm) ra-tomasulo-speculative.pdf???? 
28.05.2019 Prof. Chen Branch prediction, Speculative executions

ra-branch-predictor.pdf


03.06.2019 Niklas Ueter Communication and Network on Chip ra-netzwerk.pdf

04.06.2019 Niklas Ueter Communication and Network on Chip

10.06.2019 keine Vorlesung


11.06.2019 Prof. Chen memory hierarchy: cache ra-speicher.pdf

17.06.2019 Prof. Chen memory hierarchy: cache ra-cache.pdf

18.06.2019 Prof. Chen memory hierarchy:???? scratchpad memory ra-SPM.pdf

24.06.2019 keine Vorlesung


25.06.2019 Prof. Chen architecture-aware optimization

ra-optimization.pdf

ra-neural.pdf

https://halide-lang.org

https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3201383

01.07.2019 Prof. Chen architecture-aware optimization, deep neural networks


02.07.2019 Prof. Chen Probeklausur

08.07.2019 Prof. Chen

Cache benchmarking and Decision Trees

ra-decision-trees.pdf

09.07.2019 Niklas Ueter

Spectre, Meltdown

ra-spectre.pdf

 

?bungen

Odroid XU-3Die ?bungen fokussieren sich dieses Semester auf die praktische Erarbeitung der theoretischen Konzepte der Vorlesung. Dabei steht 'Hands on' im Vordergrund, das hei?t, Sie werden unter anderem mit dem eingebetteten Mehrkernsystem Odroid XU-3/4 arbeiten. Dieses auf ARM basierende System erlaubt die Entwicklung von modernen, parallelen Applikationen mit Hilfe von OpenMP und OpenCL. Bei der Entwicklung m?ssen die Laufzeit und der Energieverbrauch der Anwendungen ber?cksichtigt werden. Sie erlernen so wichtige Techniken, die in eingebetteten System, mobilen Systemen oder auch High-Performance-Computersystemen verwendet werden k?nnen.

Die Teilnahme an der ?bung ist nicht verpflichtend, aber vermittelt und vertieft klausurrelevantes Wissen. Die ?bungsbl?tter werden in der ?bung bearbeitet, es ist aber empfehlenswert, sich die Aufgaben vorher anzusehen.

F?r die Teilnahme an den ?bungen gibt es keine formalen Voraussetzungen, Kenntnisse in den folgenden Bereichen erleichtern aber die ?bungen: Linux,???? C/C++, GCC.

Da nur eine begrenzte Anzahl an Computern im CILAB vorhanden sind, ist Gruppenarbeit zwingend erforderlich. Bei der Anmeldung k?nnen bereits Gruppen angegeben werden. Verbleibende Studierende werden in Gruppen eingeteilt.

Eine Abgabe von L?sungen ist nicht erforderlich, jedoch k?nnen Theorieaufgaben auf Wunsch korrigiert werden. Werfen Sie Ihre L?sung dazu bitte bis sp?testens 11.30 Uhr am Montag vor dem ?bungstermin in den Briefkasten im Erdgeschoss der OH16 ein.???? 

Die Einteilung in die ?bungsgruppen ist abgeschlossen. Bei organisatorischen Fragen schreiben Sie bitte eine Mail.???? 

Hinweis: Sie k?nnen die praktischen ?bungen auch zu Hause bearbeiten. Die notwendigen Vorgaben erhalten Sie, indem Sie mit Ihrem Account auf das SVN-Repository zugreifen.

?bungsblatt????  Bearbeitungszeitraum????  Hinweise
Blatt 1: Deutsch, English
17.-18.04.2019 Das ?bungsblatt wird am 16.04.2019 ver?ffentlicht.
Blatt 2: Deutsch, English
24.-25.04.2019 Abgabe des Theorieteils m?glich bis zum 23.04. um 11.30 Uhr.
Blatt 3: Deutsch, English 08.-09.05.2019
Blatt 4 Deutsch, English 22.-23.05.2019 Bitte beachten Sie den ge?nderten Bearbeitungszeitraum.
Blatt 5: Deutsch, English 29.05.2019 Die ?bung am 30.05. entf?llt wegen des Feiertages! Bitte besuchen Sie eine andere ?bungsgruppe.
Blatt 6: Deutsch, English 05.-06.06.2019
Blatt 7: Deutsch, English 12.-13.06.2019
Blatt 8: Deutsch, English 19.06.2019 Die ?bung am 20.06. entf?llt wegen des Feiertages! Bitte besuchen Sie eine andere ?bungsgruppe.
Blatt 9: Deutsch, English 26.-27.06.2019
Blatt 10: Deutsch, English 10.-11.07.2019


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 ?quivalent zur ehemaligen Wahlpflicht-Vorlesung "Rechensysteme".

Pr?fung / Leistungsnachweis

  • Pr?fung (Bachelor): Klausur (benotet, 8 Credits) ?ber Inhalte von Vorlesung und ?bungen.

  • Termine:

    1. Klausur: 01.08.2019, 16.30-18.30, HG2/HS6

    Hinweise zur Klausur: Bitte bringen Sie zur Klausur unbedingt Ihren Studierendenausweis sowie einen amtlichen Lichtbildausweis (Personalausweis, Reisepass) mit. Denken Sie daran, einen nicht roten, dokumentenechten Stift zu verwenden (keinen Bleistift). Sie dürfen ausschließlich das von uns zur Verfügung gestellte Papier verwenden. Es sind keine Hilfsmittel erlaubt!


  • 2. Klausur: 10.09.2019, 11-13, SRG1/H.001

    Hinweise zur Klausur: Bitte bringen Sie zur Klausur unbedingt Ihren Studierendenausweis sowie einen amtlichen Lichtbildausweis (Personalausweis, Reisepass) mit. Denken Sie daran, einen nicht roten, dokumentenechten Stift zu verwenden (keinen Bleistift). Sie dürfen ausschließlich das von uns zur Verfügung gestellte Papier verwenden. Es sind keine Hilfsmittel erlaubt!
  • Achtung: Die hier angegebenen Termine sind nicht notwendigerweise aktuell und daher nicht verbindlich. F?r eine verbindliche Auskunft besuchen Sie bitte die ?bersicht ?ber die Klausurtermine der Fakult?t.
  • Sonderregelungen f?r Nebenfachstudierende: wenn???? zwingend???? erforderlich nach Absprache