Seminar Verteilte Systeme: Konzepte und Technologien für verteiltes Rechnen

Grid-Computing-Lösungen basieren darauf, dass eine ausreichende Menge an Computer-Ressourcen den Abnehmern bei Bedarf zur Verfügung gestellt werden kann. Neben geschlossenen Grid-Verbünden, wie sie z.B. im Rahmen der D-Grid-Initiative entstanden sind, gibt es auch lose organisierte Verbünde. Im Rahmen dieser Seminararbeit, soll das Projekt Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC) betrachtet werden und die Einsatzmöglichkeiten dieser Software für wissenschaftliche Zwecke herausgearbeitet werden. Mindestens eine Beispielspielanwendung, die auf BOINC aufsetzt, soll prototypisch implementiert und im Seminar vorgestellt werden.

• Proceedings of the Second International Conference BOINC-based High Performance Computing: Fundamental Research and Development (BOINC:FAST 2015). Petrozavodsk, Russia, September 14-18, 2015 (Online-Ressource, abgerufen am 02.01.2017)

Die OpenCL-Schnittstelle ermöglicht es einem Anwendungsentwickler, die Rechenleistung des Grafikprozessors für allgemeine Rechenaufgaben mit zu Verwendung, so dass die Ausführungsgeschwindigkeit des Codes im Vergleich zur Ausführung allein auf der CPU erheblich gesteigert werden kann. Im Rahmen dieser Seminararbeit soll die Architektur einer typischen GPU vorgestellt werden und die Programmierung der OpenCL-Schnittstelle vorgestellt werden. Es soll mindestens eine Beispielanwendung prototypisch realisiert und im Seminar vorgestellt werden.

• Khronos Group: The open standard for parallel programming of heterogeneous systems (Online-Ressource, abgerufen am 02.01.2017)

Ähnlich wie OpenCL ermöglicht CUDA einem Anwendungsentwickler, die Rechenleistung des Grafikprozessors für allgemeine Rechenaufgaben mit zu Verwendung, so dass die Ausführungsgeschwindigkeit des Codes im Vergleich zur Ausführung allein auf der CPU erheblich gesteigert werden kann. Die CUDA-Technologie unterscheidet sich von OpenCL dadurch, dass es eine herstellerspezifische Lösung für NVIDIA-Grafikkarten ist, die allerdings eine hohe Marktdurchdringung aufweist und daher für praktische Anwendungen durchaus Relevanz hat. Im Rahmen dieser Seminararbeit sollen die konzeptionellen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen OpenCL und CUDA herausgearbeitet werden. Es soll mindestens eine Beispielanwendung mit CUDA prototypisch realisiert und im Seminar vorgestellt werden.

• NVIDIA: CUDA runtime API v8.0 (Online-Ressource, abgerufen am 02.01.2017)

Das Message Passing Interface ermöglicht es einem Anwendungsentwickler, die Ressourcen eines Rechner-Clusters effizient einzusetzen. Es kommt bei vielen Supercomputing-Anwendungen zum einsatz. Im Rahmen dieser Seminararbeit soll die Programmierung gegen das MPI zunächst konzeptionell vorgestellt werden und darauf aufbauend ein eigenes Programm mittels OpenMPI realisiert werden. Im Poolraum G40 steht eine OpenMPI-Umgebung zur Verfügung. Insbesondere ist die Leistungssteigerung in Abhängigkeit zu der Cluster-Knoten-Anzahl zu analysieren.

• OpenMPI-Projekt-Webseite: A High Performance Message Passing Library (Online-Ressource, abgerufen am 02.01.2017)

Die Sprachen SystemC, Verilog und VHDL bieten Entwicklern die Möglichkeit, verteilte Algorithmen sowohl zu simulieren und als applikationsspezifischer Schaltkreis zu realisieren. Sowohl konzeptionell als auch anhand eines gemeinsamen Anwendungsbeispiels sollen die Sprachen gegenübergestellt und ihre spezifischen Vor- und Nachteile herausgearbeitet werden.

• IEEE: SystemC-Standard IEEE 1666-2005 (Online-Ressource, abgerufen am 02.01.2017)
• Harald Flügel: FPGA-Design mit Verilog. Oldenbourg, München 2010, ISBN 978-3-486-59234-4
• Paul Molitor, Jörg Ritter: VHDL – Eine Einführung. Pearson-Studium, München 2004, ISBN 3-8273-7047-7

In dieser Seminararbeit soll die FPGA-Technolgie den Seminarteilnehmern vorgestellt werden. Für mindestens einen verteilten Algorithmus (Beispiel kann selbst gewählt werden) soll in einer der unter M5 aufgeführten Sprachen ein kompletter Einwicklungszyklus, einschließlich Simulation und Hardwaresynthese durchgeführt und in der Seminararbeit erläutert werden. Die FPGA-Technologie soll auf dieser Grundlage hinsichtlich ihrer Relevanz für praktische Projekte bewertet und mit anderen Realisierungsvarianten verglichen werden.

• Harald Flügel: FPGA-Design mit Verilog. Oldenbourg, München 2010, ISBN 978-3-486-59234-4