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Home Lehre Lehrveranstaltungen SS 2020 Rechnerarchitektur (Deutsch)

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Homepage des Kurses Rechnerarchitektur im Sommersemester 2020

 

Hinweis: Aufgrund der aktuellen Lage wird die gesmte Veranstaltung Rechnerarchitektur im Sommer 2020 online gehalten. Sowohl Vorlesungen als auch Übungen finden als Online-Konferenz statt. Sie finden die Links zur Vorlesung und zu den einzelnen Übungen in der Tabelle unten. Sie benötigen lediglich einen funktionierenden Webbrowser für die Benutzung. Beim Betreten der Konferenz wird ein Name eingegeben, der für alle Teilnehmer sichtbar ist! Ihr Mikrofon wird standardmäßig stummgeschaltet. Bei technischen Problemen wenden Sie sich an Christian Hakert.

Sowohl Vorlesung als auch Übungen finden zu den angegebenen Zeiten statt. Die Aufteilung auf die Übungsgruppen findet wie gewohnt nach der ersten Vorlesung über AsSESS statt. Sollte sich das Format der Vorlesung ändern, werden Sie hier informiert.

 

Termine

 ZeitRaumDozentenLink
Vorlesung Mo. 10-12 SRG1, 1001

Prof. Jian-Jia Chen, Prof. Jens Teubner

https://ls12-bbb.cs.tu-dortmund.de/b/chr-utf-qvt

 
Di. 12-14 OH12, E003
Übung Mo. 16.15-17.45 (deutsch) - Gruppe RA1 OH16, CILAB
(Raum U08)
Christian Hakert https://ls12-bbb.cs.tu-dortmund.de/b/chr-9zq-ztq
Mi. 10.15-11.45 (deutsch) - Gruppe RA2 Marcel Ebbrecht
https://ls12-bbb.cs.tu-dortmund.de/b/mar-xu6-jj7
Do. 10.15-11.45 (deutsch) - Gruppe RA3 Christian Hakert https://ls12-bbb.cs.tu-dortmund.de/b/chr-v4r-vqz
Do. 14.15-15.45 (englisch) - Gruppe RA4 Christian Hakert https://ls12-bbb.cs.tu-dortmund.de/b/chr-qvq-knu

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
20.04.2020  Prof. Chen Organization, Introduction, ISA ra-01.pdf  
21.04.2020 cancelled

27.04.2020 

Prof. Chen Amdahl's law, Measures of performance ra-02-Amdal.pdf  

28.04.2020

Prof. Chen multi-threading (part 1)
ra-03-multithreading.pdf
04.05.2020  Prof. Chen multi-threading (part 2)  
05.05.2020  Prof. Teubner OpenMP parallel.pdf  
11.05.2020  Prof. Teubner OpenMP, MPI gpu.pdf  
12.05.2020  Prof. Teubner GPU    
18.05.2020  Prof. Teubner GPU    
19.05.2020  Prof. Teubner cache-coherence and synchronization multicore.pdf  
25.05.2020  Prof. Chen power circuits, energy, temperature

ra-energypower.pdf

ra-temperature.pdf

exercise: Amdal's law + energy efficiency 

reference solution

26.05.2020  Prof. Chen Pipeline, Instruction scheduling ra-ILP-scheduling.pdf  
01.06.2020 Fingsmontag
02.06.2020  Prof. Chen Instruction scheduling

 

08.06.2020  Cancelled    
09.06.2020  Prof. Chen Instruction scheduling

 

ra-scoreboard-uebungen.pdf

scoreboarding.ppt

scoreboarding.pdf

15.06.2020  Prof. Chen Instruction scheduling  (Tomasulo's algorithm)

 

 

ra-tomasulo-uebungen.pdf

tomasulo_vorlage_neu.pdf

16.06.2020  Prof. Chen Speculative executions ra-tomasulo-speculative.pdf  ra-ILP-loesung.pdf  (including Tomasulo's algorithm and scoreboarding)
22.06.2020  Prof. Chen Branch prediction ra-branch-predictor.pdf  
23.06.2020  Prof. Chen memory hierarchy: cache ra-speicher.pdf  
29.06.2020  Prof. Chen memory hierarchy: cache ra-cache.pdf  
30.06.2020  Prof. Chen memory hierarchy: cache  
06.07.2020  Prof. Chen memory hierarchy: scratchpad memory

ra-SPM.pdf

 

07.07.2020  Prof. Chen

Netzwerk

ra-netzwerk.pdf 

 
13.07.2020  Prof. Chen Probeklausur ra-probeklausur-ra-20-07.pdf  
14.07.2020  Prof. Chen

architecture-aware optimization, deep neural networks, cache benchmarking and decision Trees

ra-nn.pdf

ra-optimization.pdf

 

 

 

 

Übungen

AMD Epyc Rome Aufbau

Die Übungen fokussieren sich dieses Semester auf die praktische Erarbeitung der theoretischen Konzepte der Vorlesung. Dabei steht 'Hands on' im Vordergrund, das heißt, Sie werden selber Programme für moderne Computerarchitekturen entwickeln und ausführen. Dabei steht die parallele Ausführung von Programmen im Vordergrund, sowohl auf hochgradig parallelen CPUs, als auch auf GPUs.

Bei der Entwicklung müssen die Laufzeit und der Energieverbrauch der Anwendungen berücksichtigt werden. Sie erlernen so wichtige Techniken, die in eingebetteten System, mobilen Systemen oder auch High-Performance-Computersystemen verwendet werden können.

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

Für die Teilnahme an den Übungen gibt es keine formalen Voraussetzungen, Kenntnisse in den folgenden Bereichen erleichtern aber die Übungen: Linux, C/C++, GCC.

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

Eine Abgabe von Lösungen ist nicht erforderlich, jedoch können Theorieaufgaben auf Wunsch korrigiert werden. Werfen Sie Ihre Lösung dazu bitte bis spätestens 11.30 Uhr am Montag vor dem Übungstermin in den Briefkasten im Erdgeschoss der OH16 ein.

Anmeldung zu den Übungsgruppen über AsSESS.

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

 

Übungsblatt  Bearbeitungszeitraum  Hinweise
Blatt 1: Deutsch, English  27.04-01.05 Lösung, pthread.zip
Blatt 2: Deutsch, English  04.05-08.05
Blatt 3: Deutsch, English  11.05-15.05  
Christi Himmelfahrt (keine Übungen)  18.05-22.05
Blatt 4: Deutsch, English  25.05-29.05

Blatt 5: Deutsch, English
Pfingsten (01.06), bitte teilen Sie sich auf die anderen Gruppen auf

 01.06-05.06  
Frohnleichnam (keine Übungen)  08.06-12.06  
Blatt 6: Deutsch, English  15.06-19.06
Blatt 7: Deutsch, English  22.06-26.06 Lösung
Blatt 8: Deutsch, English  29.06-03.07

 

Blatt 9: Deutsch, English  06.07-10.07
Blatt 10: Deutsch, English  13.07-17.07

 

Fragestunde / Besprechung der Probeklausur  20.07

findet um 10:00 im Vorlesungs BBB Raum statt

 

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".

PRÜFUNG / LEISTUNGSNACHWEIS

Prüfung (Bachelor): Klausur (benotet, 8 Credits) über Inhalte von Vorlesung und Übungen.

 

Termine:

 

1. Klausur: 05.08.2020, 16.00-18.00, Audimax, HG2-HS1, HG2-HS3, M-E29

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: 01.10.2020, 09.00-11.00, Audimax, M-E28, M-E29

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. Für eine verbindliche Auskunft besuchen Sie bitte die Übersicht über die Klausurtermine der Fakultät.

Sonderregelungen für Nebenfachstudierende: wenn zwingend erforderlich nach Absprache