Objektorientierte Stromprogrammierung

Diese Arbeit stellt das Gesamtkonzept der objektorientierten Stromprogrammierung vor. Ziel ist es, die Implementierung und Optimierung paralleler Anwendungen für Multikernrechner zu vereinfachen. Es werden Spracherweiterungen eingeführt, welche von Ausführungsfäden und expliziter Synchronisierung abstrahieren. Darauf aufbauend ermöglicht ein eigenes Laufzeitsystem die Optimierung von Stromprogrammen im Produktivbetrieb, ohne dass ein Einwirken des Programmierers erforderlich ist

Methoden und Werkzeuge zum Einsatz von rekonfigurierbaren Akzeleratoren in Mehrkernsystemen

Rechensysteme mit Mehrkernprozessoren werden häufig um einen rekonfigurierbaren Akzelerator wie einen FPGA erweitert. Die Verlagerung von Anwendungsteilen in Hardware wird meist von Spezialisten vorgenommen. Damit Anwender selbst rekonfigurierbare Hardware programmieren können, ist mein Beitrag die komponentenbasierte Programmierung und Verwendung mit automatischer Beachtung der Datenlokalität. So lässt sich auch bei datenintensiven Anwendungen Nutzen aus den Akzeleratoren erzielen

Perspektiven der parallelen ereignisgesteuerten Simulation am Beispiel von Warteschlangen

Simulation ist ein wirkungsvolles Hilfsmittel zur Analyse komplexer, nicht vollständig mathematisch analysierbarer Zusammenhänge, das mittlerweile in weiten Bereichen von Wissenschaft und Technik Anwendung gefunden hat. Leider erwiesen sich dabei die in der Praxis auftretenden Simulationen als äußerst zeitaufwendig. Daher liegt es nahe zu untersuchen, in wieweit sich Simulationen durch "Supercomputer" beschleunigen lassen. Diese Arbeit beschäftigt sich speziell mit der Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen. Die ersten Ansätze zur Parallelisierung dieser Klasse von Simulationen liegen bereits mehr als zehn Jahre zurück. In dieser Zeit entstanden zwar zahlreiche konzeptionelle Arbeiten und kleinere Prototypen, jedoch wurde der Frage "Lohnt sich die Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen?" bisher kaum systematisch nachgegangen. Die vorliegende Arbeit untersucht dies am Beispiel der Simulation von Warteschlangennetzen. Ausgehend von einem mathematisch definierten Begriff des Simulationsmodells werden dabei zunächst die besonderen Anforderungen an ein "parallelisierbares" Modell exakt definiert, die bisher entwickelten Parallelisierungsansätze systematisch dargestellt sowie die Modellwelt und die Komponenten des eigens für diese Arbeit entwickelten Testbetts DISQUE vorgestellt. Mit diesem Testbett werden anschließend mit Hilfe von umfangreichen Messungen die Probleme bei der Realisierung eines effizienten parallelen Simulators aufgezeigt und bezüglich ihrer Bedeutung gewichtet. Hierzu wird eine Folge von teils real durchgeführten, teils aus Meßdaten berechneten, hypothetischen Simulationsläufen entwickelt, die immer realistischer werdende Sichten auf einen parallelen Simulationslauf darstellen. Die Differenz der Laufzeiten zweier Simulationsläufe der Folge ergibt dann ein Maß für die Bedeutung des zusätzlich berücksichtigten Aspekts. Weiterhin werden verschiedene parallele Synchronisationsstrategien bei der parallelen, ereignisgesteuerten Simulation bezüglich ihrer Effizienz miteinander verglichen. Den Abschluß dieser Arbeit bildet eine Zusammenfassung aller Einzelresultate im Hinblick auf den Beitrag, den die Ergebnisse dieser Arbeit zu der eingangs gestellten Frage liefern. Es zeigt sich dabei, daß zwar in Einzelfällen eine effektive Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen durchaus möglich ist, sich jedoch bedingt durch die feine Granularität der meisten Anwendungen parallele, ereignisgesteuerte Simulation wohl nicht auf breiter Front durchsetzen wird.Liegt nicht vor

Perspektiven der parallelen ereignisgesteuerten Simulation am Beispiel von Warteschlangen

Simulation ist ein wirkungsvolles Hilfsmittel zur Analyse komplexer, nicht vollständig mathematisch analysierbarer Zusammenhänge, das mittlerweile in weiten Bereichen von Wissenschaft und Technik Anwendung gefunden hat. Leider erwiesen sich dabei die in der Praxis auftretenden Simulationen als äußerst zeitaufwendig. Daher liegt es nahe zu untersuchen, in wieweit sich Simulationen durch "Supercomputer" beschleunigen lassen. Diese Arbeit beschäftigt sich speziell mit der Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen. Die ersten Ansätze zur Parallelisierung dieser Klasse von Simulationen liegen bereits mehr als zehn Jahre zurück. In dieser Zeit entstanden zwar zahlreiche konzeptionelle Arbeiten und kleinere Prototypen, jedoch wurde der Frage "Lohnt sich die Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen?" bisher kaum systematisch nachgegangen. Die vorliegende Arbeit untersucht dies am Beispiel der Simulation von Warteschlangennetzen. Ausgehend von einem mathematisch definierten Begriff des Simulationsmodells werden dabei zunächst die besonderen Anforderungen an ein "parallelisierbares" Modell exakt definiert, die bisher entwickelten Parallelisierungsansätze systematisch dargestellt sowie die Modellwelt und die Komponenten des eigens für diese Arbeit entwickelten Testbetts DISQUE vorgestellt. Mit diesem Testbett werden anschließend mit Hilfe von umfangreichen Messungen die Probleme bei der Realisierung eines effizienten parallelen Simulators aufgezeigt und bezüglich ihrer Bedeutung gewichtet. Hierzu wird eine Folge von teils real durchgeführten, teils aus Meßdaten berechneten, hypothetischen Simulationsläufen entwickelt, die immer realistischer werdende Sichten auf einen parallelen Simulationslauf darstellen. Die Differenz der Laufzeiten zweier Simulationsläufe der Folge ergibt dann ein Maß für die Bedeutung des zusätzlich berücksichtigten Aspekts. Weiterhin werden verschiedene parallele Synchronisationsstrategien bei der parallelen, ereignisgesteuerten Simulation bezüglich ihrer Effizienz miteinander verglichen. Den Abschluß dieser Arbeit bildet eine Zusammenfassung aller Einzelresultate im Hinblick auf den Beitrag, den die Ergebnisse dieser Arbeit zu der eingangs gestellten Frage liefern. Es zeigt sich dabei, daß zwar in Einzelfällen eine effektive Parallelisierung ereignisgesteuerter Simulationen durchaus möglich ist, sich jedoch bedingt durch die feine Granularität der meisten Anwendungen parallele, ereignisgesteuerte Simulation wohl nicht auf breiter Front durchsetzen wird.Liegt nicht vor

Prinzipien der Parallelverarbeitung auf Rechnern mit gemeinsamem Speicher

Supercomputer wie CRAY X-MP und CRAY Y-MP erreichen ihre hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit durch die Nutzung von sowohl Vektor- als auch Parallelverarbeitung. Am Beispiel des Vektorrechners CRAY Y-MP wird eine kurze Einführung in die Systemarchitektur eines Multiprozessor-Rechners mit gemeinsamem Hauptspeicher gegeben. Für Rechner dieser Art werden die Parallelisierungskonzepte beschrieben, die heute bereits verfügbar sind und auch in Produktionsumgebungen effizient genutzt werden. Die prinzipiellen Unterschiede werden vorgestellt und anhand der aktuellen Implementationen auf CRAY-Rechnern diskutiert. Anwendungsbeispiele dokumentieren die Leistungsfähigkeit der parallelen Konzepte sowohl für kleinere Programmkerne der linearen Algebra als auch für große Anwendungsprogramme

Planung kooperativer Fahrmanöver für kognitive Automobile

Fahrerassistenzsysteme eröffnen die Möglichkeit für automatische Eingriffe in Gefahrensituationen und bieten dadurch ein Potenzial zur Unfallvermeidung und zur Minimierung der Unfallschwere im Straßenverkehr. Die Handlungen mehrerer kognitiver Fahrzeuge können über Funkkommunikation miteinander koordiniert werden. Diese Dissertation untersucht potenziell echtzeitfähige Bewegungsplanungsalgorithmen zur Planung von Fahrmanövern, die von mehreren Fahrzeugen kooperativ ausgeführt werden können