623.710 (14S) Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing

Sommersemester 2014

Anmeldefrist abgelaufen.

Erster Termin der LV
06.03.2014 12:00 - 14:00 S.2.69 - Bitmovin On Campus
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Überblick

Lehrende/r
LV-Titel englisch Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing
LV-Art Vorlesung-Kurs (prüfungsimmanente LV )
Semesterstunde/n 2.0
ECTS-Anrechnungspunkte 4.0
Anmeldungen 7 (30 max.)
Organisationseinheit
Unterrichtssprache Englisch
LV-Beginn 13.03.2014

Zeit und Ort

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LV-Beschreibung

Lehrmethodik inkl. Einsatz von eLearning-Tools

Vorlesung und begleitende Übungen zur parallelen/verteilten Programmierung

Fernstudium Informationen:

Moodle-Kurs

Aufnahmebedingungen

Siehe "Inhaltliche Voraussetzung"

Inhalt/e

Die Lehrveranstaltung führt in die Architektur und Programmierung von Hochleistungsrechnern (High Performance Computing, HPC) ein, wie sie heute etwa als E-Business- oder Web-Server oder für Suchmaschinen genutzt werden. Dazu gehören symmetrische Multiprozessoren (SMPs), Cluster von Arbeitsplatzrechnern und zunehmend Computing und Data Grids. Auch Multi-Core-Prozessoren und deren Programmierung sowie das aktuelle Gebiet Cloud Computing werden behandelt. Die Organisation, Betriebssystem- und Kommunkationsaspekte solcher HPC-Systeme werden diskutiert. Parallelisierungs- bzw. Verteilungsstrategien für die Software sowie zwei wichtige Ansätze der parallelen Programmierung, Threads und MPI (Message Passing Interface), werden besprochen und im praktisch orientierten Teil der Lehrveranstaltung auch geübt, vorzugsweise in Form von Projekten in Teams von zwei bis drei Personen. Auch OpenMP wird behandelt werden, falls es die Zeit erlaubt. Spezielle Themen bzw. ein Ausblick befassen sich - falls genügend Zeit bleibt - mit Cloud Computing und/oder Virtualisierungstechniken.

Themen

  • Einführung in parallele und verteilte Architekturen, Anforderungen
  • Architektur, Betriebssystem- und Kommunikationsaspekte von:
  • - Symmetrischen Multiprozessoren (SMPs)
  • - Clustern von Arbeitsplatzrechnern
  • Parallelisierungs- bzw. Verteilungsstrategien
  • Parallele Programmierung mit Threads
  • Parallele Programmierung mit MPI
  • Parallele Programmierung mit OpenMP [falls es die Zeit erlaubt]
  • Programmierung von Multicore-Prozessoren
  • Leistungsaspekte und -bewertung (Benchmarking) [falls es die Zeit erlaubt]
  • Weiterführende Themen und Ausblick: Virtualisierung und Cloud Computing

Lehrziel

Die Hörerinnen und Hörer sollen: - ihre Kenntnisse moderner Rechnerarchitekturen und punktuell von Kommunikationssystemen vertiefen; - die Hardware- und Softwarearchitektur heutiger Server und Cluster-Systeme kennenlernen und verstehen; - parallele Programmierung (mit Threads und MPI; mit OpenMP, falls es die Zeit erlaubt) üben und vertiefen; - die Grundlagen für spätere Beschaffungs- und Konfigurationsentscheidungen bzw. für den selbständigen Aufbau von Server-Systemen erhalten; - Cloud Computing einführend kennenlernen.

Erwartete Vorkenntnisse

Rechnerorganisation Rechnernetze und Netzwerkprogrammierung Betriebssysteme / Programmierung in C oder C++

Literatur

Vorlesungsfolien und (Hinweise auf) weiterführende Literatur werden fortlaufend zur Verfügung gestellt

Lehrmethodik inkl. Einsatz von eLearning-Tools

Lectures Assignments/smalle-scale projects to practice parallel/distributed programming

Fernstudium Informationen:

Moodle course

Aufnahmebedingungen

See "requirements"

Inhalt/e

This course will provide an introduction into the architectures and into programming models of high performance computers (HPC). Such machines are typically used as Web and database servers, for e-shops or other commercial applications, or power big search machines or large-scale scientific-technical simulations. The architectures include symmetric multiprocessors (SMPs), clusters of PCs or workstations (sometimes even of game consoles), and increasingly compute and data grids. Multi-core processors and how to program them - one of the most urgent problems in computing nowadays - and the recent cloud computing paradigm will be covered as well. The course will cover the organizations as well as operating systems and communication aspects of such HPC systems. Approaches for parallelizing and distributing the software for these machines will be presented. The predominant parallel programming models in use today will be introduced: those based on threads and MPI (Message Passing Interface); if time permits, OpenMP will be covered as well. Some parallel programming assignments (small-scale projects) will be used to create some practical parallel programming skills. If time permits, specific topics will cover one of the most recent trends in parallel and distributed computing, virtualization and cloud computing.

Themen

  • Introduction into parallel and distributed architectures
  • Requirements and applications on HPC systems
  • Architecture, operating systems and communication aspects of:
  • - Symmetric multiprocessors (SMPs)
  • - Compute clusters (clusters of workstations)
  • Software parallelization and distribution techniques
  • Parallel programming using:
  • - Threads
  • - MPI
  • - OpenMP [if time permits]
  • Performance aspects and evaluation (benchmarking) [if time permits]
  • Recent trends: virtualization and cloud computing

Lehrziel

The students will - deepen their knowledge of modern computer architecture and (partially) communication systems; - get to know and understand the hardware and software architectures of today's server and cluster systems; - practice introductory parallel programming using threads and MPI (and probably OpenMP); - build up basic skills for evaluating, configuring and deploying server systems; - get to understand the basics of cloud computing.

Erwartete Vorkenntnisse

Computer Organization (Rechnerorganisation) Computer Networks and Network Programming (Rechnernetze und Netzwerkprogrammierung) Operating Systems / Programming in C or C++

Literatur

Lecture slides and (pointers to) literature will be provided throughout the semester

Prüfungsinformationen

Im Fall von online durchgeführten Prüfungen sind die Standards zu beachten, die die technischen Geräte der Studierenden erfüllen müssen, um an diesen Prüfungen teilnehmen zu können.

Beurteilungskriterien/-maßstäbe

Bewertung der begleitenden Programmieraufgaben (50%) und mündliche Prüfung (50%)

Beurteilungskriterien/-maßstäbe

Oral exam (50%) (Presentations of) Solutions of programming assignments (50%)

Beurteilungsschema

Note Benotungsschema

Position im Curriculum

  • Masterstudium Angewandte Informatik (SKZ: 911, Version: 13W.1)
    • Fach: Distributed Multimedia Systems (Wahlfach)
      • Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing ( 2.0h VK / 4.0 ECTS)
        • 623.710 Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing (2.0h VK / 4.0 ECTS)
  • Masterstudium Informatik (SKZ: 921, Version: 09W.1)
    • Fach: Computer and Network Architecture (Pflichtfach)
      • Current Topics in Computer and Network Architectures ( 2.0h VK / 4.0 ECTS)
        • 623.710 Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing (2.0h VK / 4.0 ECTS)
  • Masterstudium Informatik (SKZ: 921, Version: 03W.1)
    • Fach: Computer and Network Architecture (Pflichtfach)
      • Current Topics in Computer and Network Architectures ( 2.0h VK / 4.0 ECTS)
        • 623.710 Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing (2.0h VK / 4.0 ECTS)

Gleichwertige Lehrveranstaltungen im Sinne der Prüfungsantrittszählung

Sommersemester 2019
  • 623.710 VC Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing (2.0h / 4.0ECTS)
Sommersemester 2018
  • 623.710 VC Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing (2.0h / 4.0ECTS)
Sommersemester 2016
  • 623.710 VC Current Topics in Multimedia Communication: Server, Cluster, and Cloud Computing (2.0h / 4.0ECTS)
Sommersemester 2013
  • 623.710 VK Current Topics in Computer and Network Architectures: Server, Cluster, and Cloud Computing (2.0h / 4.0ECTS)
Wintersemester 2012/13
  • 623.710 VK Current Topics in Computer and Network Architectures: Multimedia Communication and Internet QoS (2.0h / 4.0ECTS)