teaching:sommersemester_2015:hochleistungs-ein_ausgabe

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teaching:sommersemester_2015:hochleistungs-ein_ausgabe [2018-01-24 17:13] (current)
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 +====== Vorlesung „Hochleistungs-Ein-/​Ausgabe“ ======
  
 +===== Beschreibung =====
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 +Hochleistungsrechnen ist eine wichtige Technik der Informatik, mit deren Hilfe in den Natur- und Ingenieurwissenschaften neue Erkenntnisse gewonnen werden.
 +Insbesondere die durch das Hochleistungsrechnen ermöglichte computergestützte Simulation wird neben der Theorie und dem Experiment zum dritten Standbein vieler Wissenschaften.
 +Neue Einsichten z. B. im Bereich der Klimaforschung,​ der Bioinformatik,​ der Teilchenphysik und des Automobilbaus werden durch Simulationen computerbasierter Modelle gewonnen und sind ohne Hochleistungsrechnen schon seit vielen Jahren nicht mehr möglich.
 +
 +Ein zunehmend wichtiger Aspekt ist dabei die Ein-/​Ausgabe von Daten, die einen signifikanten Einfluss auf die Gesamtleistung der Anwendungen haben kann.
 +Die unterschiedlichen Entwicklungsgeschwindigkeiten der Prozessoren auf der einen Seite und der Speicherhardware auf der anderen Seite führen zu einem Ungleichgewicht der Leistungsfähigkeit dieser Komponenten.
 +Gepaart mit den immer größer werdenden Datenmengen (Big Data) ist es notwendig sich intensiv mit der Hochleistungs-Ein-/​Ausgabe zu beschäftigen um künftigen Anforderungen gerecht werden zu können.
 +
 +In der Vorlesung werden die Grundlagen der Ein-/​Ausgabe im Hochleistungsrechnen gelehrt; die Übungen dienen der praktischen Anwendung und Umsetzung der erworbenen Kenntnisse.
 +
 +Im Rahmen der Vorlesung wird der komplette Ein-/​Ausgabe-Stack betrachtet:
 +Speichergeräte und -netze (Festplatten,​ Solid-State-Laufwerke,​ Storage Area Networks etc.), lokale und verteile Dateisysteme (im Kernel und auf Anwendungsebene,​ neuartige Konzepte wie Snapshots und Deduplizierung) und die darauf aufsetzenden E/​A-Schnittstellen (POSIX, MPI-IO, NetCDF, ADIOS).
 +Zusätzlich werden Gründe und Lösungsansätze für Leistungsprobleme diskutiert und alternative Ansätze für die Ein-/​Ausgabe (wie z.B. Cloud-Schnittstellen) vorgestellt.
 +Beispiele und Probleme werden im Kontext realer wissenschaftlicher Anwendungen aus dem Bereich der Erdsystemforschung motiviert.
 +===== Zielgruppe =====
 +
 +Die Vorlesung eignet sich für Studierende der Informatik und Bioinformatik im Masterstudiengang.
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 +Empfohlene Vorkenntnisse:​
 +  * Praktische Kenntnis einer Programmiersprache und die Fähigkeit, einfache Programme zu erstellen
 +  * Kenntnis der Grundmechanismen von Betriebssystemen
 +  * Grundkenntnisse des Hochleistungsrechnens
 +
 +===== Lernziel =====
 +
 +Die Teilnehmer werden in die Lage versetzt, die Ein-/​Ausgabe paralleler Programme mit verschiedenen Programmierkonzepten umzusetzen und im Ablauf zu optimieren.
 +
 +===== Daten der Veranstaltung =====
 +
 +|| Zeit || Montag, 14--16 Uhr ||
 +|| Übung || Montag, 16--18 Uhr ||
 +|| Ort || [[http://​maps.google.com/​maps?​q=DKRZ,​+Bundesstra%C3%9Fe+45a,​+20146+Hamburg&​hl=de&​cd=2&​ei=BUxYS-GvKIuLOKaotbgJ&​sig2=Kv8CBjHeXm8lAVC3XxRrIQ&​ie=UTF8&​view=map&​cid=262423906154203330&​ved=0CBsQpQY&​hq=DKRZ,​+Bundesstra%C3%9Fe+45a,​+20146+Hamburg&​hnear=&​z=16&​iwloc=A|DKRZ]],​ Raum 034 ||
 +|| Mailingliste || [[http://​wr.informatik.uni-hamburg.de/​listinfo/​hea-15|HEA-15]] ||
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 +===== Dozenten =====
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 +  * [[People:​Michael Kuhn]] (Ansprechpartner)
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 +===== Zeitplan und Materialien =====
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 +==== Themenplan ====
 +
 +  * 13.04. Speichergeräte und -verbünde {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-speichergeraete.pdf|Folien}}
 +  * 20.04. Dateisysteme {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-dateisysteme.pdf|Folien}}
 +  * 27.04. **Fällt aus**
 +  * 04.05. Moderne Dateisysteme {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-moderne_dateisysteme.pdf|Folien}}
 +  * 11.05. Parallele verteilte Dateisysteme {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-parallele_verteilte_dateisysteme.pdf|Folien}}
 +  * 18.05. MPI-IO {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-mpi-io.pdf|Folien}}
 +  * 01.06. Bibliotheken {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-bibliotheken.pdf|Folien}}
 +  * 08.06. Optimierungen {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-optimierungen.pdf|Folien}}
 +  * 15.06. Grid, Cloud und Peer to Peer {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-grid_cloud_p2p.pdf|Folien}}
 +  * 22.06. Leistungsanalyse {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-leistungsanalyse.pdf|Folien}}
 +  * 29.06. OrangeFS {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-orangefs.pdf|Folien}}
 +  * 06.07. Nachbesprechung
 +==== Übungen ====
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 +  * {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-survey.py.gz|Rückmeldungsscript}}
 +  * 11.04. Einführung {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-00.pdf|Übungsblatt 0}} {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-01.pdf|Übungsblatt 1}}
 +  * 17.04. E/​A-Werkzeuge {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-02.pdf|Übungsblatt 2}}
 +  * 23.04. Dummy-FUSE-Dateisystem {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-03.pdf|Übungsblatt 3}}
 +  * 01.05. Memory-FUSE-Dateisystem {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-04.pdf|Übungsblatt 4}}
 +  * 08.05. Dateisystem-Design {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-05.pdf|Übungsblatt 5}} {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-06.pdf|Übungsblatt 6}}
 +  * 12.06. Nicht-zusammenhängende und kollektive E/A {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-07.pdf|Übungsblatt 7}}
 +  * 19.06. OrangeFS und Darshan {{:​teaching:​sommersemester_2015:​hea-15-uebungsblatt-08.pdf|Übungsblatt 8}}
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