Supercomputing Akademie: Paralleles Programmieren mit MPI

It is under discussion whether the course will be held in English or German.

MPI ist ein Kommunikationsprotokoll für paralleles Programmieren, das auf Nachrichtenaustausch zwischen einzelnen Prozessen basiert. Diese Prozesse können auf Systemen mit verteiltem Speicher, die mehrfache Knoten besitzen, ausgeführt werden. Dies macht MPI skalierbar auf Systemen, die größer als nur einzelne Computer sind. MPI bietet eine Reihe von Tools, mit denen der Strom von Informationen zwischen einzelnen Prozessen aufrechterhalten werden kann. Dies ermöglicht die Ausführung eines parallelen Programms, das auf mehrere kleinere Teile verteilt werden kann. Im Zuge der notwendigen Kommunikation entsteht dabei immer Overhead, der normalerweise die Skalierbarkeit eines parallelen Programms einschränkt. Ein richtig optimiertes Programm eröffnet allerdings die Möglichkeit, MPI auf einem verteilten Speichersystem (z.B. Cluster oder Supercomputer) mit zufriedenstellender Effizienz zu nutzen, dabei können tausende oder zehntausende Knoten eingesetzt werden. Dieser Kurs bietet darüber hinaus die Möglichkeit zum intensiven Austausch mit den Dozenten sowie den anderen Kursteilnehmern.

Location

Online course
Organizer: HLRS, University of Stuttgart, Germany

Start date

Nov 04, 2024

End date

Dec 06, 2024

Language

German

Entry level

Basic

Course subject areas

Parallel Programming

Supercomputing Academy

Topics

MPI

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Inhalt

  • Rechenknoten
  • MPI Übersicht
  • Prozessmodell und Programmiersprachbindungen
  • Nachrichten und Punkt-zu-Punkt-Kommunikation
  • Nicht blockierende Kommunikation
  • Das neue Fortran-Modul mpi_f08
  • Kollektive Kommunikation
  • Fehlerbehandlung
  • Gruppen & Kommunikatoren, Umgebung-Management 
  • Virtuelle Topologien
  • Einseitige Kommunikation
  • Geteilter Speicher Einseitige Kommunikation
  • Abgeleitete Datentypen
  • Parallele Datei I/O
  • MPI und Threads
  • Probe, Persistent Requests, Cancel
  • Erstellung und Verwaltung von Prozessen
  • Weitere Features von MPI
  • Best Practice
  • Partitionierung und Lastbalance
  • Skalierbarkeit
  • Andere Parallele Programmiermodelle

Dozenten

Dr. Ralf Rabenseifner

Preise

40,00€ Student:innen ohne Masterabschluss (oder äquivalentem Abschluss)

90,00€ Mitarbeiter:in oder Doktorand:in an einer deutschen Universität oder einem deutschen öffentlichen Forschungsinstitut

180,00€ Mitarbeiter:in oder Doktorand:in an einer Universität oder einem öffentlichen Forschungsinstitut in einem anderen EU-, EU-assoziierten oder PRACE-Land als Deutschland

360,00€ Mitarbeiter:in oder Doktorand:in an einer Universität oder einem öffentlichen Forschungsinstitut außerhalb eines EU-, EU-assoziierten oder PRACE-Landes

960,00€ Andere Teilnehmer:innen, z. B. aus der Industrie, von anderen öffentlichen Einrichtungen oder private Teilnahme

Link zu den EU und EU-assoziierten (Horizon Europe), und PRACE Ländern.

Zielgruppen

  • Software-Entwickler
  • Software-Architekten
  • Informatiker
  • IT-Interessierte
  • Simulationsingenieure

Vorkenntnisse

Linux

Die Kursteilnehmer besitzen erweiterte Grundkenntnisse des freien Betriebssystems Linux und Kenntnisse in Linux-Anwendung. Der Hintergrund von Linux sowie die wichtigsten Konzepte und Werkzeuge von Linux wie die

  • Shell und Shell-Befehle (→sicherer Umgang mit der Kommandozeile),

  • Secure Shell,

  • den Umgang mit Dateien und Skripten,

  • die Struktur des Systems,

  • die Benutzer- und Rechteverwaltung und

  • das Erstellen von einfache Batch-Skripten mit einem Editor wie nano, vi oder emacs.

sollten bekannt sein. Eine Anleitung zur Arbeit auf dem Trainingscluster wird zur Verfügung gestellt.

Falls Sie bei sich in dieser Hinsicht noch Defizite feststellen, verweisen wir an dieser Stelle auf https://www.tuxcademy.org/product/lxes/

Programmierkenntnisse

  • Sie verfügen über solide Programmierkenntnisse in einer Programmiersprache (z.B. C, Fortran oder Python).

  • Sie können weitere Programmiersprachen und deren Konstrukte verstehen.

  • Sie sind in der Lage mit Compilern und Linker umzugehen.

  • Sie besitzen Kenntnisse über make-Files und können diese erstellen.

Grundlegendes Hardwareverständnis

Die Teilnehmer verstehen wie die Hardware eines klassischen Computers aufgebaut ist. Das beinhaltet vor allem das grundlegende Verständnis von

  • Prozessoren (CPU),

  • Arbeitsspeichern (RAM-Speicher) und

  • Verbindung zwischen diesen beiden Komponenten,

  • Netzwerktechnik,

  • Festplatten und

  • Rechenbeschleuniger.

Technische Voraussetzungen

  • Rechner mit ssh-Zugang zum Trainingscluster (mit ssh-Key).

    • Ggf. muss Software installiert werden. Dafür notwendige Rechte müssen vorhanden sein.

    • Netzverbindungen nach außen zu fremden Clustern müssen aufgebaut werden können.

  • Eine stabile Internetverbindung für das Bearbeiten der Lerninhalte und Übungen wird empfohlen.

  • Zugang zu Videokonferenz-Tool mit Kamera und Mikrofon (ein Headset wird aus Qualitätsgründen empfohlen).

Zeitaufwand

 

Der Zeitaufwand pro Modul beträgt insgesamt 30 Stunden bei wochenweise freier Zeiteinteilung sowie feste Termine für virtuelle Seminare (abends) und Prüfung (tagsüber). Die Dauer erstreckt sich über 3 Wochen mit einem ungefähren wöchentlichen Aufwand von 10 Stunden.

Flexibles Lernen

Sie lernen in komfortabler und effektiver Onlinelehre und erwerben so HPC-Fähigkeiten auf höchstem Niveau. Ergänzt werden die Online-Phasen durch regelmäßige Online-Meetings im virtuellen Klassenraum. Bei freier Zeiteinteilung wenden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer das Gelernte in Übungen auf dem Trainingscluster an. Die Fachexperten des HLRS, welche die Lerneinheiten entwickelt haben, stehen in wöchentlichen virtuellen Seminaren für Fragen zur Verfügung. Ein Forum ermöglicht den fachlichen Austausch der Teilnehmerinnen und Teilnehmer untereinander. Bei Wahl des unbetreuten Kurses entfallen die virtuellen Seminare!

Qualifizierte Teilnahmebestätigung

Für die Teilnahme an dem Modul erhalten Sie vom Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart eine Teilnahmebestätigung. Wenn Sie zudem sämtlich Lerninhalte des Moduls bearbeitet, regelmäßig an den virtuellen Seminaren teilgenommen und die Lernaufgaben fachgerecht beantwortet haben, erhalten Sie eine qualifizierte Teilnahmebestätigung.

Zertifikat

Sie erhalten ein Zertifikat, wenn Sie die Voraussetzungen für die qualifizierte Teilnahmebestätigung erfüllen und die Abschlussprüfung des Moduls bestehen. Mit der erfolgreichen Prüfung weisen Sie nach, dass Sie Kompetenzen erworben haben, das erlernte Wissen selbständig anzuwenden.

Kontakt

Tibor Doepper, phone 0711 685 87233, training(at)hlrs.de

Weitere Informationen

Für weitere Informationen zur Supercomputing Akademie besuchen Sie unsere Website: https://www.supercomputing-akademie.de/

Weitere Kursangebote finden Sie auf Training Overview und Supercomputing Akademy Overview.

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