Numerische Algorithmen für parallele Rechnerarchitekturen

Spezialvorlesung (Nr 42511) mit Übungen im Wintersemester 2001/2002

Vorlesung + Übung:                   Start: 15.10.01
Mo 16-18,  GB V, HS 113,
Mi  12-14,  HS 2,   HG I

Vorlesungen und Uebungen werden in dieser Veranstaltung stundenweise verbunden, d.h. unmittelbar im Anschluss an 45 min Vorlesung erfolgen 45 min Uebung, in der die Vorlesunginhalte anhand von Aufgaben vertieft werden.

Thema:

Die Analyse vieler komplexer natürlicher und technischer Systeme erfordert den Einsatz rechenintensiver numerischer Verfahren. Typische Anwendungsgebiete sind die Wetter- oder Klimavorhersagen, die Analyse von Meeresströmungen, die Optimierung des Luftwiderstands im Fahrzeugbau, die Dimensionierung von Puffern in Kommunikationssystemen und viele andere mehr. Für die meisten dieser Probleme sind Analysealgorithmen grundsätzlich bekannt, eine genügend genaue Analyse erfordert aber einen immensen Rechenaufwand, der den Einsatz von Multiprozessorsystemen oder mehreren loose gekoppelten Workstations notwendig macht. Um die Rechenkapazität dieser Systeme zu nutzen, müssen entsprechende Algorithmen verfügbar sein, die sich in vielen Fällen nicht unmittelbar aus sequentiellen Algorithmen herleiten lassen. Gerade im Bereich des wissenschaftlichen Rechnens, zu dem auch die genannten Anwendungsgebiete gehören, wurden effiziente und praktisch einsetzbare parallele Algorithmen in den letzten Jahren entwickelt.

Im Rahmen der Vorlesung werden wir uns mit der Parallelisierung numerischer Algorithmen beschäftigen. Wegen der Breite des Gebiets kann nur ein kleiner Teilbereich behandelt werden.

Die Vorlesung gliedert sich in folgende Teilbereiche: - Eine kurze Einführung in parallele Rechnerarchitekturen - Modelle und Analyse paralleler Algorithmen - Datenstrukturen für numerische Probleme - Parallelisierung numerischer Basisalgorithmen (aus der Vektor- und Matrizenrechnung) - Parallele Algorithmen zur Lösung linearer Gleichungssysteme - Methoden paralleler Simulation - Parallele Algorithmen für einige Optimierungsprobleme - Anwendungsbeispiele. In den Übungen sollen unter anderem Aspekte paralleler Programmiersprachen, verfügbare numerische Programmbibliotheken und die Problematik der Ungenauigkeit der Rechnerarithmetik behandelt werden.

Die Vorlesung richtet sich an Studenten im Hauptstudium. Das Skript ist eine überarbeitete Fassung des Skriptes von P. Buchholz, (Vorlesung gleichen Titels, WS 98/99).

Literatur:

Unterlagen:

Vorlesungsskript
WS 01/02  gzipped Postscript (428 KB)

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