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Universität Erlangen-Nürnberg

Bachelor of Science Informatik

Prof. Dr.

2024

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Supercomputing Praktikum - Cheatsheet
Supercomputing Praktikum - Cheatsheet Message Passing Interface (MPI) Definition: Parallelisierungstool zur Kommunikation zwischen Prozessen bei verteiltem Rechnen Details: Standard: MPI-1, MPI-2, MPI-3 Beispiele für Funktionsaufrufe: MPI_Init , MPI_Comm_rank , MPI_Send , MPI_Recv Kommunikationsarten: Punkt-zu-Punkt, Kollektiv Daten im Bereich: \texttt{0} bis \texttt{size-1} MPI Datentypen: \textt...

Supercomputing Praktikum - Cheatsheet

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Supercomputing Praktikum - Exam
Supercomputing Praktikum - Exam Aufgabe 1) Message Passing Interface (MPI): Du hast die Aufgabe, ein Programm zu entwickeln, das die Kommunikation zwischen mehreren Prozessen unter Verwendung der MPI-Bibliothek ermöglicht. Dabei sollen verschiedene Kommunikationstechniken gezeigt werden. a) Implementiere eine einfache Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen zwei Prozessen. Nutze die MPI-Funktionen M...

Supercomputing Praktikum - Exam

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Was ist die Definition des Message Passing Interface (MPI)?

Welche MPI-Datentypen gibt es?

Nennen Sie Beispiele für MPI-Funktionsaufrufe.

Was sind Load-Balancing Methoden?

Welche Formeln werden beim Load-Balancing verwendet?

Was versteht man unter dynamischem Load-Balancing?

Was sind grundlegende Leistungsmetriken in der Performance-Analyse von Supercomputer-Anwendungen?

Welche Profiling-Tools werden in der Performance-Analyse verwendet?

Was sind wichtige Kennzahlen zur Bewertung der optimierten Codeperformance?

Was ist die Definition von Benchmarks und Benchmarking-Tools?

Welcher Benchmark misst die Leistungsfähigkeit für lineare Gleichungen?

Welcher Benchmark misst die Performance bei Conjugate Gradient Berechnungen?

Was bedeutet Multiskalenmodellierung?

In welchen Bereichen werden Multiskalenmodellierungen angewendet?

Was wird für effiziente Multiskalenmodellierungen benötigt?

Was ist Cache-Optimierung?

Welche Strategien helfen bei der Cache-Optimierung?

Was ist Loop Tiling?

Was ermöglicht CUDA?

Welche Elemente sind Teil der Speicherhierarchie in CUDA?

Welche wichtigen Funktionen bietet das CUDA-Toolkit?

Was beinhaltet die Verifikation einer Simulation?

Welche Methode wird zur Validierung einer Simulation verwendet?

Warum sind sowohl Verifikation als auch Validierung wichtig?

Weiter

Diese Konzepte musst du verstehen, um Supercomputing Praktikum an der Universität Erlangen-Nürnberg zu meistern:

01
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Parallel Computing

In der Vorlesung wird das fundamentale Konzept des parallelen Rechnens detailliert behandelt. Studierende lernen, wie Aufgaben parallelisiert werden können, um die Effizienz zu steigern.

  • Grundlagen der Parallelisierung
  • Shared-Memory und Distributed-Memory Modelle
  • Message Passing Interface (MPI)
  • OpenMP und pthreads
  • Load-Balancing Methoden
Karteikarten generieren
02
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High Performance Computing

Der Fokus liegt auf den Technologien und Methoden, die nötig sind, um Hochleistungsrechner optimal zu nutzen. Hierbei wird die Hardware- und Softwarearchitektur solcher Systeme beleuchtet.

  • Architektur von Supercomputern
  • Parallel Filesysteme
  • Hybride und heterogene Systeme
  • Performance-Analyse und -Optimierung
  • Benchmarking-Tools
Karteikarten generieren
03
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Numerische Simulationen

Es werden Techniken zur Simulation physikalischer und mathematischer Modelle auf Supercomputern vermittelt. Schwerpunkt liegt auf der Implementierung und Analyse solcher Simulationen.

  • Finite-Elemente-Methoden
  • Partielle Differentialgleichungen
  • Monte-Carlo-Simulationen
  • Multiskalenmodellierungen
  • Validierung und Verifikation von Simulationen
Karteikarten generieren
04
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Optimierung von Algorithmen

In diesem Abschnitt wird gezeigt, wie Algorithmen effektiv angepasst werden können, um die Leistung von Supercomputern voll auszuschöpfen.

  • Algorithmische Effizienz
  • Cache-Optimierung
  • Datenlokalität und Speicherhierarchien
  • Parallel Sortier- und Suchalgorithmen
  • Heuristische und Metaheuristische Methoden
Karteikarten generieren
05
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Programmierung von Supercomputern

Die Studierenden erlernen die spezifischen Techniken und Tools zur Entwicklung von Anwendungen für Supercomputer.

  • High-Level Programmiersprachen (Fortran, C++)
  • CUDA für GPU-Programmierung
  • OpenCL für heterogene Systeme
  • Debugging und Profiling von parallelen Anwendungen
  • Best Practices für die Supercomputer-Programmierung
Karteikarten generieren

Alles Wichtige zu diesem Kurs an der Universität Erlangen-Nürnberg

Supercomputing Praktikum an Universität Erlangen-Nürnberg - Überblick

Das Supercomputing Praktikum ist Teil des Informatik-Studiums an der Universität Erlangen-Nürnberg und bietet Dir die Möglichkeit, praktische Erfahrungen mit Hochleistungsrechnen zu sammeln. Im Rahmen dieses Praktikums wirst Du sowohl an Vorlesungen als auch an praktischen Übungen teilnehmen. Gemeinsam mit anderen Studierenden arbeitest Du in Gruppen an Projekten, die den Einsatz von Supercomputern erfordern. Die Leistungsbewertung erfolgt durch die Erstellung von Projektdokumentationen und deren Präsentationen. Das Praktikum wird sowohl im Wintersemester als auch im Sommersemester angeboten und behandelt wichtige Themen wie Parallel Computing, High Performance Computing, Numerische Simulationen und die Optimierung von Algorithmen.

Wichtige Informationen zur Kursorganisation

Kursleiter: Prof. Dr.

Studienleistungen: Die Leistungsbewertung erfolgt durch Projektdokumentationen und Präsentationen.

Angebotstermine: Das Praktikum wird sowohl im Wintersemester als auch im Sommersemester angeboten.

Curriculum-Highlights: Parallel Computing, High Performance Computing, Numerische Simulationen, Optimierung von Algorithmen, Programmierung von Supercomputern

So bereitest Du Dich optimal auf die Prüfung vor

Beginne frühzeitig mit dem Lernen, idealerweise schon zu Beginn des Semesters, um Dir die nötige theoretische Basis anzueignen.

Nutze verschiedene Ressourcen, wie Bücher, Übungsaufgaben, Karteikarten und Probeklausuren, um dein Wissen zu vertiefen.

Schließe Dich Lerngruppen an und tausche Dich mit anderen Studierenden aus, um gemeinsam Lösungsstrategien zu entwickeln.

Vergiss nicht, regelmäßige Pausen einzulegen und in diesen Zeiten komplett abzuschalten, um eine Überbelastung zu vermeiden.

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