Studieninformation
Hintergrundbild
Hintergrundbild
Hintergrundbild
Druckversion  Sprachumschaltung
 

Modul 39-M-Inf-RPRS Rekonfigurierbare und parallele Rechnersysteme

Fakultät

Modulverantwortliche/r

Turnus (Beginn)

Jedes Wintersemester

Leistungspunkte und Dauer

10 Leistungspunkte

Die Angaben zur Moduldauer finden Sie bei den Studiengängen, in denen das Modul verwendet wird.

Kompetenzen

(I) Die Vorlesung vermittelt ein vertieftes Verständnis der Eigenschaften und Anforderungen rekonfigurierbarer und paralleler Rechnersysteme. Zudem zeigt sie Methoden zum Einsatz und zur Programmierung der Architekturen auf. Die Studierenden sind nach dem Besuch der Lehrveranstaltung in der Lage, komplexe Anwendungen so zu beschreiben, dass sie effizient auf die betrachteten Systeme umgesetzt werden können und für eine gegebene Anwendung geeignete Architekturvarianten auszuwählen.

(II) Im Rahmen des Projektes wird der Vorlesungsstoff praktisch angewandt, um das Verständnis der grundlegenden Konzepte und Entwurfsmethoden besser zu verankern. Die Studierenden werden durch die eigenständige Arbeit mit Vorgehensmethoden vertraut, wie sie in wissenschaftlichen und industriellen Projekten gefordert sind. Die Möglichkeit zur Präsentation der eigenen Arbeiten im Rahmen eines Vortrags und einer kurzen Projektdokumentation vertieft zusammen mit der geforderten Teamarbeit wichtige soziale Kompetenzen.

Lehrinhalte

Die Vorlesung befasst sich mit der Architektur und Anwendung rekonfigurierbarer und paralleler Rechnersysteme. Rekonfigurierbarkeit bezeichnet die Möglichkeit, Funktionsblöcke und deren Verschaltung zu verändern. Auf diese Weise können die zur Verfügung stehenden Ressourcen an sich ändernde Anforderungsprofile angepasst werden. Behandelt werden zum einen verschiedene Ansätze zur Rekonfiguration und die daraus resultierenden Architekturen. Die Vielfalt der betrachteten Architekturen reicht von feingranularen Architekturen auf der Basis feldprogrammierbarer Gate Array (FPGAs) bis hin zu grobgranularen Architekturen, die es erlauben, komplexe Module, wie z.B. Arithmetikeinheiten, zu verschalten. Von besonderem Interesse sind dabei Verfahren, die eine dynamische, partielle Rekonfiguration ermöglichen. Dynamische Rekonfigurierbarkeit beschreibt die Möglichkeit, ein System während des Betriebs umzukonfigurieren. Kann ein System partiell rekonfiguriert werden, so bedeutet dies, dass seine interne Struktur nur teilweise verändert wird.

On-Chip-Multiprozessoren (MPSoCs, Multi- oder Manycores) bilden einen weiteren Schwerpunkt der Vorlesung. Hier betrachten wir insbesondere Architekturen, die ihre Leistungsfähigkeit aus hochparallelen Prozessorfeldern beziehen. Der Einsatz von Grafikprozessoren für die Beschleunigung rechenintensiver Applikationen (GPGPU) wird ebenso behandelt, wie neue Universalprozessorarchitekturen mit mehreren hundert Prozessorknoten. Neben den Architekturen diskutieren wir auch die Entwurfsverfahren für die Programmierung rekonfigurierbarer und paralleler Systeme. Einen Schwerpunkt bilden hier automatisierte Werkzeuge, die aus einer Hochsprachenbeschreibung (in der Regel in der Programmiersprache C) voll- oder teilautomatisiert Hardwareimplementierungen für rekonfigurierbare Architekturen oder parallelisierte Umsetzungen für Manycore-Systeme generieren.

(II) Aufbauend auf den in der Vorlesung erworbenen theoretischen Kenntnissen realisieren die Studierenden im Rahmen eines Projektes ausgewählte Anwendungen auf den betrachteten parallelen und rekonfigurierbaren Architekturen. Dies ermöglicht einen direkten Vergleich der einzelnen Architekturen sowie der Entwurfswerkzeuge. Die Ergebnisse der Projektarbeit werden in einer gemeinsamen Dokumentation zusammengefasst und im Rahmen einer Abschlusspräsentation vorgestellt.

Empfohlene Vorkenntnisse

Kenntnisse, wie sie beispielsweise im Modul 39-Inf-14 Digitalelektronik erworben werden können.

Notwendige Voraussetzungen

Erläuterung zu den Modulelementen

Die Modulprüfung setzt sich zusammen aus einer mündlichen Prüfung zu den Inhalten der Vorlesung und der Übungen und einer abschließenden Projektpräsentation zur Bewertung der individuell erzielten Ergebnisse im Projekt.
Die Modul(teil)prüfung kann in einigen Studiengängen nach Wahl der Studierenden auch "unbenotet" erbracht werden. Vor Erbringung ist eine entsprechende Festlegung vorzunehmen, eine nachträgliche Änderung (benotet - unbenotet) ist ausgeschlossen. Wird diese Option gewählt, ist es nicht möglich, dieses Modul zu verwenden, um es in einen Studiengang einzubringen, in dem dieses Modul bei der Gesamtnotenberechnung berücksichtigt wird.
Wird das Modul benotet abgeschlossen, so sind beide Modulteilprüfungen benotet zu erbringen.

Modulstruktur: 0-2 bPr, 0-2 uPr 1

Veranstaltungen

Titel Art Turnus Workload (Kontaktzeit + Selbststudium) LP2
Rekonfigurierbare und parallele Rechnersysteme Vorlesung WiSe 60h (30 + 30) 2 [Pr] [Pr]
Rekonfigurierbare und parallele Rechnersysteme Übung WiSe 60h (30 + 30) 2
Rekonfigurierbare und parallele Rechnersysteme Projekt WiSe 120h (60 + 60) 4 [Pr] [Pr]

Prüfungen

Organisatorische Zuordnung Art Gewichtung Workload LP2
Rekonfigurierbare und parallele Rechnersysteme (Vorlesung)

In einigen Studiengängen der Technischen Fakultät kann die Modulteilprüfung nach Wahl der Studierenden auch "unbenotet" erbracht werden (s. Erläuterungen zu den Modulelementen und die jeweilige FsB). Wird die unbenotete Option gewählt, ist es nicht möglich, dieses Modul zu verwenden, um es in einen Studiengang einzubringen, in dem dieses Modul bei der Gesamtnotenberechnung berücksichtigt wird.
Erläuterungen zu dieser Prüfung siehe unten (benotete Prüfungsvariante).

mündliche Prüfung unbenotet 30h 1
Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.
Rekonfigurierbare und parallele Rechnersysteme (Projekt)

In einigen Studiengängen der Technischen Fakultät kann die Modulteilprüfung nach Wahl der Studierenden auch "unbenotet" erbracht werden (s. Erläuterungen zu den Modulelementen und die jeweilige FsB). Wird die unbenotete Option gewählt, ist es nicht möglich, dieses Modul zu verwenden, um es in einen Studiengang einzubringen, in dem dieses Modul bei der Gesamtnotenberechnung berücksichtigt wird.
Erläuterungen zu dieser Prüfung siehe unten (benotete Prüfungsvariante).

Präsentation unbenotet 30h 1
Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.
Rekonfigurierbare und parallele Rechnersysteme (Vorlesung)

Mündliche Prüfung (25-30 min.) über die Inhalte der Vorlesung und der Übungen.

mündliche Prüfung 1 30h 1
Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.
Rekonfigurierbare und parallele Rechnersysteme (Projekt)

Erstellung eines Projektberichts (8-16 Seiten) mit Präsentation der Ergebnisse

Präsentation 1 30h 1
Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.

In diesen Studiengängen wird das Modul verwendet:

Automatische Vollständigkeitsprüfung

In diesem Modul kann eine automatische Vollständigkeitsprüfung vom System durchgeführt werden.

Legende

1
Die Modulstruktur beschreibt die zur Erbringung des Moduls notwendigen Prüfungen und Studienleistungen.
2
LP ist die Abkürzung für Leistungspunkte.
3
Die Zahlen in dieser Spalte sind die Fachsemester, in denen der Beginn des Moduls empfohlen wird. Je nach individueller Studienplanung sind gänzlich andere Studienverläufe möglich und sinnvoll.
4
Erläuterungen zur Bindung: "Pflicht" bedeutet: Dieses Modul muss im Laufe des Studiums verpflichtend absolviert werden; "Wahlpflicht" bedeutet: Dieses Modul gehört einer Anzahl von Modulen an, aus denen unter bestimmten Bedingungen ausgewählt werden kann. Genaueres regeln die "Fächerspezifischen Bestimmungen" (siehe rechtes Menü).
SL
Studienleistung
Pr
Prüfung
bPr
Anzahl benotete Modul(teil)prüfungen
uPr
Anzahl unbenotete Modul(teil)prüfungen
Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.
Diese Leistung kann gemeldet und verbucht werden.