Advanced Parallel Computing and Solvers for Large Problems in Engineering

Modul MW1746 [ParComp]

Dieses Modul wird durch Professur für Mechanik auf Höchstleistungsrechnern (Prof. Gee) bereitgestellt.

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2012 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2012WS 2011/2

Basisdaten

MW1746 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Bachelor-Niveau und Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Katalog der nichtphysikalischen Wahlfächer
GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 60 h 5 CP

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

In der Simulation kontinuumsmechanischer Fragestellungen wachsen mit den Problemgrössen auch die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Computer. Eine Art, diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist zur Zeit der Einsatz von Parallelrechnern. Bei diesen werden Aufgaben auf mehrere Prozessoren verteilt und dann gemeinschaftlich und gleichzeitig bearbeitet. Leider ist es i.d.R. nicht möglich, herkömmliche serielle Programme auf einem parallelen Computer auszuführen und so eine entsprechend schnellere Lösung zu erzielen. Vielmehr müssen Methoden, Algorithmen und Software speziell fuer Parallelrechner erdacht und umgesetzt werden. Dieser Kurs gibt einen Überblick über Methoden und parallele Techniken, wie sie in der parallelen Simulation der Struktur- und Fluidmechanik verwendet werden. In Übungen soll dem Studierenden die Gelegenheit gegeben werden, parallele Algorithmen selbst auszuprobieren und/oder einfach parallele Anwendungen zu entwerfen und umzusetzen.

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an der Modulveranstaltung Advanced Parallel Computing and Solvers for Large Problems in Engineering sind die Studierenden in der Lage, grundlegende Konzepte des Einsatzes von Mehrprozessorarchitekturen in der Simulation zu beurteilen und die grundsätzlichen Einsatzgebiete zu erkennen. Sie verstehen weiter wesentliche Basiskonzepte der Gebietszerlegung und können diese mit den erlernten Methoden analysieren und vergleichen. Hiermit beherrschen sie auch die Grundlagen für den Entwurf paralleler Lösungsalgorithmen für sehr grosse Gleichungssysteme. Eine Einführung in Mehrgittermethoden ermöglicht den Einblick in aktuelle Fragestellungen der Entwicklung von Algorithmen für Höchstleistungsrechner. Die erlernten grundlegenden Methoden tragen zur Entwicklung der Fähigkeit bei, parallele Simulationsfragestellungen in Ingenieurproblemen zu formulieren und sie selbstständig zu lösen.

Voraussetzungen

Programmierkenntnisse in C oder C++ sind von Vorteil, jedoch nicht Bedingung

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Advanced Parallel Computing and Solvers for large Problems in Engineering (MW1746) Donnerstag, 14:00–16:00
Donnerstag, 14:00–16:00
sowie einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

Die Vorlesung findet als Vortrag statt. Wichtige Inhalte der Vorlesung werden am Tablet-PC angeschrieben, die die Studierenden in ihr Handout übertragen können. In den Übungen werden Beispielaufgaben gemeinsam erarbeitet und gelöst. Die Bearbeitung ist freiwillig.

Medienformen

Vortrag, Präsentation mit Tablet-PC, Lernmaterialien auf Lernplattform, Übungsmaterialien für praktische Übung am Parallelrechner

Literatur

Mitschrieb der Vorlesung, Handout Vortragsfolien

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Begleitend zu Vorlesung finden dreimal im Semester praktische Übungen am Computer statt, in denen die Kenntnisse aus der Vorlesung an praktischen Beispielen geübt und wiederholt werden. Dieses Vorgehen trägt erheblich zum Verständnis des Stoffes bei. Die Teilnahme an den Übungen ist keine Prüfungsleistung, wird aber erwartet.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.