Hochleistungsrechner:
Aktuelle Trends und Entwicklungen

Hochleistungsrechnen (High Performance Computing) stellt besonders große Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Rechner-Hardware. Da wegen der Größe der hier eingesetzten Systeme jede Leistungssteigerung unmittelbare Auswirkungen auf die Produktivität und Kosten hat, werden Innovationen in der Computer-Hardware hier besonders schnell übernommen. Zusätzlich geht es aber auch um die Frage, wie Anwendungsentwickler neue Funktionen möglichst einfach durch geeignete Programmiermodelle nutzen können.

In diesem Seminar werden aktuelle Trends und Entwicklungen bei HPC-Systemen vorgestellt, v.a. in Bezug auf neue Techniken und Funktionalität in der Hardware. Aktuelle Beispiele sind die Beschleuniger wie Graphikkarten und Manycore-Prozessoren, aber auch neuartige Speicher- und Netzwerktechniken.

Themen

Hier finden Sie eine vorläufige Übersicht über die geplanten Seminarthemen, nach Absprache ist auch die Behandlung eines selbstgewählten Themas möglich.

• Hochgeschwindigkeitsnetze: Infiniband, Cray Aries, Extoll
• Rechnen im Speicher: Active Memory Cubes
• Aktuelle ARM-SoCs (z.B. AMD ARM Opteron)
• Programmierung von FPGAs mit OpenCL
• Speicherstapel (z.B. HBM, HMC)
• Nichtflüchtiger Speicher (Flash, PCRAM, Memristor)
• Kombination von CPU und GPU: APUs und ihre Programmierung
• Manycore-Systeme (z.B. Xeon Phi Knights Landing) und Programmierung
• Heterogene HPC-Systeme und ihre Ausnutzung (StarPU, OMPSS)
• Spezielle Beschleuniger / Post Moore HW: Neuro-Chips (IBM TrueNorth), Micron Automata
• Fehlertoleranz ("Containment Domains")
• Dynamische Task Ausführungsumgebungen (Sequoia, HPX, OCR)

Das Seminar wird zusammen mit dem Lehrstuhl für Rechnertechnik und Rechnerorganisation der TU München abgehalten. Einige Veranstaltungen werden deshalb in Garching bei München stattfinden und die Anzahl der Plätze für LMU Studenten ist beschränkt.

Das Seminar wird als Blockseminar abgehalten, die Seminarvortäge finden also am Semesterende an einem (oder ggf. mehreren) Terminen geblockt statt.

Jeder Teilnehmer erhält ein Arbeitsthema, zu dem er selbständig recherchiert, eine schriftliche Ausarbeitung erstellt und einen etwa 30-minütigen Vortrag erarbeitet, den er am Semesterende hält. Während der gesamten Zeit von der Recherche bis zum Vortrag wird jeder Teilnehmer von einem Mitarbeiter des Lehrstuhls betreut. Im Rahmen dieser Betreuung sind regelmäßige Treffen und ein Probevortrag vorgesehen.

Die Blockveranstaltung zum Seminar findet geplanterweise auf der Insel Frauenchiemsee (Benediktinerinnen-Abtei Frauenwörth) statt. Mit der Anreise dorthin und der Übernachtung sind Kosten verbunden, die zum Teil von der LMU übernommen werden. Für die teilnehmenden Studenten ist mit einem Eigenanteil in Höhe von 50 Euro zu rechnen. Zur besseren Planbarkeit und zur frühzeitigen Buchung der Unterkunft wird zu Beginn des Seminars ein Pfand von 30 Euro von den Teilnehmern eingesammelt. Eine Rückerstattung dieses Pfandes kann nur bei frühzeitigem Rücktritt von der Teilnahme vor Oktober erfolgen.

Das Seminar wird als Blockseminar abgehalten und ähnlich einer wissenschaftlichen Konferenz organisiert werden. Die Teilnehmer erstellen im Vorlauf eine Ausarbeitung zu ihrem Thema, welches Anfang Dezember in einem "Peer-Review"-Verfahren neben dem Betreuer auch von zwei anderen Teilnehmern gegengelesen wird und in finaler Version Anfang Januar an alle Teilnehmer verteilt wird. Die Ausarbeitung in zweispaltigem Latex-Format (vorgegeben) sollte 8 - 10 Seiten lang sein.

Vortragslänge im Blockseminar ist etwa 30 Minuten. Die Bewertung basiert jeweils zur Hälfte auf Ausarbeitung und Vortrag. Einhalten von Terminen und aktive Teilnahme am "Peer-Review" und im Blockseminar wird erwartet und kann sich sowohl positiv als auch negativ auf die Endnote auswirken. Sind Ausarbeitung oder Vortrag ungenügend, bedeutet das ein Nichtbestehen des Seminars.

• Website der TU München zur Veranstaltung
• Vorlage für die Ausarbeitung
• How to read a paper (gibt damit auch Hinweise zum Schreiben)
• Folien: Einführungsveranstaltung, 20. Oktober 2015
• Folien: Wissenschaftliches Arbeiten, 5. November 2015
• Folien: Vortragstechnik, 5. November 2015

Voraussetzungen für die Teilnahme am Seminar sind:

• Vorkenntnisse: Grundkenntnisse zum Hochleistungs- und Parallelrechnen aus den Vorlesungen Grid-Computing, Programmieren im Grid, Parallel Computing, oder einer anderen themenverwandten Veranstaltung (Vorlesung, Praktikum, Seminar).
• Auswahl eines Seminarthemas in Übereinkunft mit den Betreuern. Die Themen werden in einer Infoveranstaltung vorgestellt, siehe Termine.
• Teilnahme an den Präsenzterminen der Veranstaltung.

• Vorbesprechung für LMU Studenten: Donnerstag 17. September 2015, Raum E U102, Oettingenstr. 67, 14:00 Uhr (s.t.)
• Einführungsveranstaltung für alle Studenten (LMU + TUM): Dienstag 20. Oktober 2015, 16:15 Uhr Kommissionsraum am LRZ, Garching
• Vortrag zur Präsentations- und Arbeitstechnik für alle Studenten (LMU + TU) Do. 5. November, 16:15 Uhr Raum 061 an der LMU (Oettingenstr. 67)
• Abgabe der Gliederung (per Email): So. 8. November 2015
• Abgabe Entwurf der Seminararbeit (per Email): So. 6. Dezember 2015
• Abgabe Finale Seminararbeit (per Email): So. 20. Dezember 2015
• Abgabe Gutachten (per Email): So. 17. Januar 2016
• Abgabe Präsentationsfolien (per Email): So. 17. Januar 2016
• Blockseminar: 3. und 4. Februar 2016