Anerkannte Lehrveranstaltungen |
PPRA_Thieling
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Gültig ab |
Sommersemester 2021 |
Fachsemester |
4 |
Dauer |
1 Semester |
ECTS |
5 |
Zeugnistext (de) |
Parallelprogrammierung und Rechnerarchitekturen |
Zeugnistext (en) |
Parallel Programming and Computerarchitektur |
Unterrichtssprache |
deutsch oder englisch |
abschließende Modulprüfung |
Ja |
Inhaltliche Voraussetzungen
Handlungsfelder
Systeme zur Verarbeitung, Übertragung und Speicherung von Informationen für technische Anwendungen planen, realisieren und integrieren
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Anforderungen, Konzepte und Systeme analysieren und bewerten |
Mit Auftraggebern, Anwendern, gesellschaftlichem Umfeld und Teammitgliedern interagieren |
Modulprüfung
Benotet |
Ja |
Konzept |
Die Studierenden sollen in einer schriftlichen Klausur (bei kleiner Teilnehmerzahl: mündliche Prüfung) folgende Kompetenzen nachweisen: 1.) Sicherer Umgang mit grundlegenden Begrifflichkeiten, Mechanismes und Konzepten. 2.) Programmierung unter Verwendung gängiger Entwurfwerkzeuge (z.B. MPI und CUDA). 3.) Entwicklung von Problemlösungen die prädestiniert sind für den Einsatz von Parallelrechnersystemen. |
Frequenz |
Jedes Semester |
Learning Outcomes
ID |
Learning Outcome |
LO1
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Was: Das Modul vermittelt die Kompetenzen zur Verwendung von lose und eng gekoppelten Parallelrechnersystemen für die Erarbeitung von Problemlösungen z.B. aus dem Bereich der Simulation oder der Künstlichen Intelligenz. Die Problemlösungen werden unter Verwendung von state-of-the-art Entwicklungsumgebungen (z.B. MPI und CUDA) auf Basis gängiger Programmierparadigmen und Design-Pattern erstellt. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, fachspezifische Begriffe, Tools und Techniken im praktischen Umfeld sicher anzuwenden. Aufbauend auf den in der Vorlesung vermittelten Kenntnissen werden komplexere Problemstellungen analysiert, auf Teilsysteme heruntergebrochen und modelliert. Darauf aufbauend wird die Problemlösung mittels Entwurfswerkzeugen implementiert und am Zielsystem in Betrieb genommen. Womit: Der Dozent vermittelt Wissen und Basisfertigkeiten in einem Vorlesungs-/Übungsteil und betreut darauf aufbauend ein Praktikum. Im Praktikum erarbeiten die Studierenden in Kleingruppen Problemlösungen und verteidigen diese. Wozu: Kompetenzen in der Verwendung von parallelen Rechnersystemen sind essentiell für technische Informatiker, die im HF 1 arbeiten wollen. Durch die Entwicklung von Problemlösungen erwerben die Studierenden zudem Erfahrungen, die essentiell für das HF 2 sind. Eine projektorientierte Durchführung der Praktika in kleinen Teams mit dem Dozenten als "Auftraggeber" initiert die Interaktionsfähigkeit der Studierenden (HF 4).
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Kompetenzen
Kompetenz |
Ausprägung |
In Systemen denken
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diese Kompetenz wird vermittelt
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fachliche Probleme abstrahieren und formalisieren
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Konzepte und Methoden der Informatik, Mathematik und Technik kennen und anwenden
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Systeme analysieren
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Systeme entwerfen
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Systeme realisieren
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Systeme prüfen
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Informationen beschaffen und auswerten; Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern
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Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
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Typische Werkzeuge, Standards und Best Practices der industriellen Praxis kennen und einsetzen
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Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
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In vorhandene Systeme einarbeiten und vorhandene Komponenten sinnvoll nutzen
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Befähigung zum lebenslangen Lernen
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Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
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Kommunikative und interkulturelle Fähigkeiten anwenden
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Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
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Inhaltliche Voraussetzungen
Handlungsfelder
Systeme zur Verarbeitung, Übertragung und Speicherung von Informationen für technische Anwendungen planen, realisieren und integrieren
|
Anforderungen, Konzepte und Systeme analysieren und bewerten |
Mit Auftraggebern, Anwendern, gesellschaftlichem Umfeld und Teammitgliedern interagieren |
Learning Outcomes
ID |
Learning Outcome |
LO1
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Was: Das Modul vermittelt die Kompetenzen zur Verwendung von lose und eng gekoppelten Parallelrechnersystemen für die Erarbeitung von Problemlösungen z.B. aus dem Bereich der Simulation oder der Künstlichen Intelligenz. Die Problemlösungen werden unter Verwendung von state-of-the-art Entwicklungsumgebungen (z.B. MPI und CUDA) auf Basis gängiger Programmierparadigmen und Design-Pattern erstellt. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, fachspezifische Begriffe, Tools und Techniken im praktischen Umfeld sicher anzuwenden. Aufbauend auf den in der Vorlesung vermittelten Kenntnissen werden komplexere Problemstellungen analysiert, auf Teilsysteme heruntergebrochen und modelliert. Darauf aufbauend wird die Problemlösung mittels Entwurfswerkzeugen implementiert und am Zielsystem in Betrieb genommen. Womit: Der Dozent vermittelt Wissen und Basisfertigkeiten in einem Vorlesungs-/Übungsteil und betreut darauf aufbauend ein Praktikum. Im Praktikum erarbeiten die Studierenden in Kleingruppen Problemlösungen und verteidigen diese. Wozu: Kompetenzen in der Verwendung von parallelen Rechnersystemen sind essentiell für technische Informatiker, die im HF 1 arbeiten wollen. Durch die Entwicklung von Problemlösungen erwerben die Studierenden zudem Erfahrungen, die essentiell für das HF 2 sind. Eine projektorientierte Durchführung der Praktika in kleinen Teams mit dem Dozenten als "Auftraggeber" initiert die Interaktionsfähigkeit der Studierenden (HF 4).
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Kompetenzen
Kompetenz |
Ausprägung |
In Systemen denken
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diese Kompetenz wird vermittelt
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fachliche Probleme abstrahieren und formalisieren
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Konzepte und Methoden der Informatik, Mathematik und Technik kennen und anwenden
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Systeme analysieren
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Systeme entwerfen
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Systeme realisieren
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Systeme prüfen
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Informationen beschaffen und auswerten; Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern
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Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
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Typische Werkzeuge, Standards und Best Practices der industriellen Praxis kennen und einsetzen
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Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
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In vorhandene Systeme einarbeiten und vorhandene Komponenten sinnvoll nutzen
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diese Kompetenz wird vermittelt
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Befähigung zum lebenslangen Lernen
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Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
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Kommunikative und interkulturelle Fähigkeiten anwenden
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Voraussetzungen für diese Kompetenz (Wissen,...) werden vermittelt
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Typ |
Vorlesung / Übungen |
Separate Prüfung |
Nein |
Exemplarische inhaltliche Operationalisierung |
Die Studierenden erlernen umfangreiche Kenntnisse über den Hardware-Aufbau von Parallelrechnersystemen, die sowohl lose als auch eng gekoppelt sind, sowie deren Nutzung unter Verwendung von gängigen Entwicklungswerkzeugen zur Parallelprogrammierung (z.B. MPI, CUDA). Sie erarbeiten Problemlösung, die prädestiniert sind für den Einsatz von Parallelrechnersystemen. |
Typ |
Praktikum |
Separate Prüfung |
Ja |
Exemplarische inhaltliche Operationalisierung |
Die Studierenden setzen die erworbenen Kenntnisse in praktischen Projekten zur Programmierung paralleler Rechnersysteme um. Die Projekte resultieren aus gängigen Fragestellung im Bereich rechen/datenintensiver Algorithmen (z.B. Suche nach Stichworten in großen Textdateien), der Signalverarbeitung (z.B. Bildverarbeitung), der Künstlichen Intelligenz (z.B. Neuronale Netze) oder der Simulation (z.B. raytracing-basierte Grafische Darstellungen). |
Separate Prüfung
Benotet |
Nein |
Frequenz |
Einmal im Jahr |
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung |
Ja |
Konzept |
Die Studierenden schliessen sich zu Kleingruppen zusammen. Jede Kleingruppe bearbeitet mehrerer kleinere Projekte. Dabei reichen sie über eine Lernplattform Vorbereitungen ein, wozu sie Tutorials und Zugriff auf Rechnersysteme / Simulatoren erhalten. In Laborterminen werden die Teilaufgaben bearbeitet, die nicht online zu erledigen sind. Die Überprüfung der Lösungseigenständigkeit erfolgt in Online- oder Präsenzterminen. |
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