Sprachen für parallele objektorientierte Programmierung

In letzter Zeit wurden eine ganze Reihe von objektorientierten Sprachen zur parallelen Programmierung entworfen und implementiert. Einige dieser Sprachen werden hier einander gegenübergestellt. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt einerseits auf den bereitgestellten Konzepten zur Bewältigung der Komplexität, die sich durch die Parallelisierung ergibt, und andererseits auf der Flexibilisierung von Synchronisation und Kommunikation zur Optimierung der Parallelisierbarkeit von Programmausführungen

Sysplex-Cluster-Technologien für Hochleistungs-Datenbanken

Wir stellen die Cluster-Architektur IBM Parallel Sysplex und ihren Einsatz zur Datenbank- und Transaktionsverarbeitung vor. Die Sysplex-Architektur ermöglicht die Nutzung von bis zu 32 Mehrprozessor-Großrechnern auf einem gemeinsamen Datenbestand, ohne Modifikation bestehender Anwendungen. Eine wesentliche Komponente ist die sogenannte Coupling Facility (CF), in der allen Rechnern zugängliche globale Datenstrukturen und globale Pufferbereiche verwaltet werden. Wir diskutieren, wie mit einer solchen „nahen“ Rechnerkopplung leistungskritische Cluster-Aufgaben zur Synchronisation und Kohärenzkontrolle gelöst werden. Leistungsuntersuchungen zeigen eine hohe Skalierbarkeit der Sysplex-Performance in praktischen Einsatzfällen

Ein Modell zur effizienten Parallelisierung von Algorithmen auf komplexen, dynamischen Datenstrukturen

Moderne berechnungsintensive Algorithmen, beispielsweise adaptive numerische Lösungsverfahren für partielle Differentialgleichungen, arbeiten oftmals auf komplexen, dynamischen Datenstrukturen. Die Implementierung solcher Algorithmen auf Parallelrechnern mit verteiltem Speicher mittels Datenpartitionierung wirft zahlreiche Probleme auf (z.B. Lastverteilung). Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das neue parallele Programmiermodell Dynamic Distributed Data (DDD) entwickelt, durch das die Parallelisierungsarbeit vom Design der verteilten Datenstrukturen bis hin zur Erstellung des portablen, parallelen und effizienten Programmcodes unterstützt wird. Dem DDD-Konzept liegt ein graphbasiertes formales Modell zugrunde. Dabei wird die Datenstruktur des jeweiligen Programms (z.B. unstrukturierte Gitter) formal auf einen verteilten Graphen abgebildet, der aus mehreren lokalen Graphen besteht. Das formale Modell dient als Spezifikation des Programmiermodells und gleichzeitig zur Definition der wichtigen in dieser Arbeit verwendeten Begriffe. Der Systemarchitektur von DDD-basierten Anwendungen liegt ein Schichtenmodell zugrunde, den Kern stellt dabei die DDD-Programmbibliothek dar. Diese bietet Funktionen zur dynamischen Definition verteilter Datentypen und zur Verwaltung lokaler Objekte. In den Überlappungsbereichen der lokalen Graphen stehen abstrakte Kommunikationsfunktionen in Form von sog. Interfaces zur Verfügung. Die wesentliche Neuerung gegenüber nahezu allen bestehenden Arbeiten ist jedoch die Möglichkeit zur dynamischen Veränderung des verteilten Graphen; dies ermöglicht es beispielsweise, dynamische Lastverteilung oder Gittergenerierungsverfahren einfach und effizient zu implementieren. Damit können beliebig komplexe Datentopologien dynamisch erzeugt, migriert und wieder entfernt werden

GPU basierte Parallelisierung von deformierbaren Registrierungsverfahren als Grundlage für dynamische Anpassungen von Therapieplänen in der adaptiven Strahlentherapie

Hochkonforme Strahlentherapietechniken ermöglichen eine gezielte Tumorbestrahlung bei maximaler Schonung des benachbarten gesunden Gewebes und der Risikoorgane. Anatomische Veränderungen während des Bestrahlungsverlaufs können jedoch zu einer Abweichung von der verschriebenen Dosisverteilung führen. Durch Adaptionen der Patientenposition oder des Bestrahlungsplans können diese Abweichungen kompensiert werden. Dafür werden Transformationen benötigt, die diese Veränderungen beschreiben. Die sich verändernde Anatomie wird unter der Therapie in Kontrollaufnahmen abgebildet. Um die Transformationen aus den Aufnahmen zu ermitteln, können Bildregistrierungsverfahren eingesetzt werden. Zur Berücksichtigung von lokalen Veränderungen der Anatomie werden deformierbare Registrierungsverfahren benötigt. Um während der Therapie auf beobachtete Veränderungen eingehen zu können, steht nur ein sehr enges Zeitfenster zur Verfügung. Existierende Registrierungsverfahren sind zu langsam, um diese Aufgabe erfüllen zu können. Durch Parallelisierung der algorithmischen Komponenten lassen sich die Registierungsverfahren signifikant beschleunigen, ohne die Genauigkeit zu reduzieren. In dieser Arbeit wurde ein hoch parallelisierbares Verfahren zur Ermittelung der Deformationen aus Bildern entwickelt und auf einer parallelen Architektur der GPU Hardware umgesetzt. Die resultierende Rechendauer von unter einer bis wenigen Minuten bei guter Registrierungsqualität kann die Umsetzung von adaptiven Korrekturstrategien noch während der Behandlung ermöglichen

Parallele und kooperative Simulation für eingebettete Multiprozessorsysteme

Die Entwicklung von eingebetteten Systemen wird durch die stetig steigende Anzahl und Integrationsdichte neuer Funktionen in Kombination mit einem erhöhten Interaktionsgrad zunehmend zur Herausforderung. Vor diesem Hintergrund werden in dieser Arbeit Methoden zur SystemC-basierten parallelen Simulation von Multiprozessorsystemen auf Manycore Architekturen sowie zur Verbesserung der Interoperabilität zwischen heterogenen Simulationswerkzeugen entwickelt, experimentell untersucht und bewertet

Hochleistungs-Transaktionssysteme: Konzepte und Entwicklungen moderner Datenbankarchitekturen

Das Buch richtet sich an Informatiker in Studium, Lehre, Forschung und Entwicklung, die an neueren Entwicklungen im Bereich von Transaktions- und Datenbanksystemen interessiert sind. Es entspricht einer überarbeiteten Version meiner im Februar 1993 vom Fachbereich Informatik der Universität Kaiserslautern angenommenen Habilitationsschrift. Neben der Präsentation neuer Forschungsergebnisse erfolgen eine breite Einführung in die Thematik sowie überblicksartige Behandlung verschiedener Realisierungsansätze, wobei auf eine möglichst allgemeinverständliche Darstellung Wert gelegt wurde. Der Text wurde durchgehend mit Marginalien versehen, welche den Aufbau der Kapitel zusätzlich verdeutlichen und eine schnelle Lokalisierung bestimmter Inhalte unterstützen sollen