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Dieser Abschnitt behandelt die Basiskonzepte der parallelen Programmierung und den Unterschied zu sequentiellen Programmen.

• Definition und Bedeutung von Parallelität
• Konzepte der Nebenläufigkeit und Synchronisation
• Thread-Modellierung und Thread-Management
• Speicherzugriff und Datenkonsistenz
• Einführung in parallele Algorithmen

Hier werden verschiedene Modelle und Methoden der Kommunikation in parallelen Systemen erläutert.

• Nachrichtenübermittlung vs. Shared Memory
• Synchrones und asynchrones Messaging
• Kommunikationsprotokolle und -methoden
• MPI (Message Passing Interface)
• Interprozesskommunikation und APIs

In diesem Abschnitt werden wichtige Technologien und Werkzeuge für das parallele Rechnen vorgestellt und deren Anwendung gezeigt.

• Verwendung von GPUs und Multicore-Prozessoren
• CUDA und OpenCL als Programmiermodelle
• Parallele Entwicklungsumgebungen und Bibliotheken
• Debugging- und Profiling-Tools
• Cluster- und Cloud-Computing-Plattformen

Dieser Abschnitt konzentriert sich auf Methoden zur Analyse und Steigerung der Leistung paralleler Anwendungen.

• Metriken und Benchmarks zur Leistungsbewertung
• Werkzeuge zur Leistungsanalyse (z.B. Perf, HPCToolkit)
• Identifizierung und Beseitigung von Engpässen
• Lastverteilung und Lastbalancierung
• Optimierung paralleler Algorithmen

Diese Einheit befasst sich mit Methoden zur Sicherstellung der Fehlertoleranz und Zuverlässigkeit in parallelen Systemen.

• Konzepte der Fehlertoleranz und Zuverlässigkeit
• Redundanzmethoden (z.B. Checkpoints, Replication)
• Fehlerdiagnose und Fehlerwiederherstellung
• Techniken für zuverlässige Kommunikation
• Design Patterns für fehlertolerante Systeme