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. |
Die Klausur vom 05.08.2020 ist korregiert und die vorläufigen Ergebnisse sind im BOSS System eingetragen. Eine Klausureinsicht kann nach individueller Terminabsprache mit Christian Hakert online erfolgen.
Termine
| Zeit | Raum | Dozenten | Link | |
|---|---|---|---|---|
| Vorlesung | Mo. 10-12 | SRG1, 1001 | ||
| 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 | exercise: Amdal's law + energy efficiency | |
| 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 |
| |
| 15.06.2020 | Prof. Chen | Instruction scheduling (Tomasulo's algorithm) |
| |
| 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 | ||
| 07.07.2020 | Prof. Chen | Netzwerk | ||
| 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 |
|
ÜBUNGEN
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 HinweiseBlatt 1: Deutsch, English 27.04-01.05Lösung, pthread.zipBlatt 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 22.06-26.06LösungBlatt 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
