This seminar will be held in German.

Master-Seminar: Hochleistungsrechner - Aktuelle Trends und Entwicklungen (IN2107, IN4835) (Seminar)

Umfang2 SWS
SemesterWintersemester 2017/18
Stellung in StudienplänenSiehe TUMonline
TermineSiehe TUMonline

Teilnahmekriterien & Anmeldung

Lernziele

Teilnehmer kennen verschiedene aktuelle Beschleunigerarchitekturen und deren Programmiermodelle, können ihre Vor- und Nachteile beschreiben, und können den Stellenwert von Beschleunigerarchitekturen für HPC bewerten in Bezug auf Leistungsfähigkeit, Programmierbarkeit und Energieeffizienz.

Anmeldung

Die Anmeldung findet zentral über das "Matching-Tool" statt.

Dieses Seminar findet extern auf Frauenchiemsee statt. Ein Teil der Ausgaben wird von der TUM übernommen, sodass mit einem Eigenanteil für Studenten in Höhe von 50 Euro zu rechnen ist. Für die frühzeitige Buchung sammeln wir ein Pfand von 30,- Euro von den Teilnehmern ein (Rückerstattung nur bei frühzeitigem Rücktritt von der Teilnahme vor Oktober).

Termine

Geplant:
  • Einführungsveranstaltung: TBD (1. oder 2. Woche im Wintersemester)
  • Vortrag zu Präsentations- und Arbeitstechniken
  • Abgabe der Gliederung (per Email): 10. November 2017
  • Abgabe erste Version der Seminararbeit (= aus Sicht des Autors komplett, Basis für "Peer-Review"), per EMail: 15. Dezember 2017
  • Abgabe/Zusendung gegenseitiger Gutachten (per EMail): 22. Dezember 2017
  • Abgabe Finale Seminararbeit: 12. Januar 2018
  • Abgabe Präsentationsfolien: TBD (Mitte Januar 2018)
  • Blockseminar: TBD (wahrscheinlich 30./31. Januar 2018) auf Frauenchiemsee

Themenzuteilung

Das Seminar wird zusammen mit der LMU veranstaltet. Dies ist nur die Liste der an TUM-Teilnehmer vergebenen Themen (Betreuer am Ende jeder Zeile angegeben):

  • TBD

Materialien

Inhalte

Hochleistungsrechnen (High Performance Computing - HPC) stellt extreme Anforderungen an Rechner-Hardware. Da wegen der Größe der Systeme jeder kleine Vorteil bzgl. Leistung und Energieeffizienz Auswirkungen auf die Kosten hat, werden neue Innovationen in der Computer-Hardware hier besonders schnell übernommen. Dabei geht es dann immer auch um die Frage, wie Programmierer neue Funktionalitäten 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:

  • Neue Hochgeschwindigkeitsnetze (z.B. EXTOLL, OmniPath)
  • Aktuelle knoteninterne Verbindungsstrukturen (Intel UPI/NVLink)
  • Beschleuniger für "Deep Learning" (Intel Knights Mill, NVidia Volta, Google TPU, IBM TrueNorth, ...)
  • Beschleuniger für Spezialaufgaben (Zustandsautomaten, Proteinstrukturanalyse (Anton), ...)
  • FPGA für HPC (Intel Xeon mit integriertem FPGA, ...)
  • Speichertechnologien (NVRAM, 3D Stacking, 3DXPoint) und ihre Nutzung
  • Neuerungen in aktuellen Mikroarchitekturen (AVX512, AMD Ryzen, ...)
  • Aktuelle GPU-Generationen (NVidia Volta, AMD Polaris)
  • Fehlertoleranz im HPC (FTMPI, LAIK, ...)
  • Task-basierte Programmiermodelle (HALadapt, Charm++)
  • Neue OS-Konzepte (Unikernel, LibraryOS, HermitCore, ...)
  • Maschinelles Lernen im HPC (Ausfallvorhersage, Energieoptimierung, ...)

Organisatorische Informationen

Das Seminar wird als Blockseminar (2 Tage) Ende Januar abgehalten, ähnlich wie eine wissenschaftliche Konferenz.

Die Teilnehmer erstellen im Vorlauf eine Ausarbeitung zu ihrem Thema, welches Anfang Dezember in einem "Peer-Review"-Verfahren neben dem Thema-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 25 Minuten. Die Bewertung basiert jeweils zur Hälfte auf Ausarbeitung und Vortrag; das Einhalten von Formalien wie Termine, aktive Teilnahme am "Peer-Review" und im Blockseminar, wirkt sich zusätzlich positiv oder negativ auf die Endnote aus. Sind Ausarbeitung oder Vortrag ungenügend, bedeutet das ein Nichtbestehen des Seminars.