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Lehrstuhl für Informatik 4
Hauptseminar AKSS
 
  Inhalt des Seminars
  Themen / Termine
  Betreuer
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Hauptseminar AKSS im SS 2009

Ausgewählte Kapitel der Systemsoftware: Multicore- und Manycore-Systeme (HS_AKSS)

Dozentinnen/Dozenten
Dr.-Ing. Daniel Lohmann, Dipl.-Inf. Benjamin Oechslein, Dipl.-Inf. Niko Böhm

Angaben
Hauptseminar, 2 SWS, Schein, ECTS-Studium, ECTS-Credits: 4
nur Fachstudium, für Gasthörer zugelassen
Zeit und Ort: Do 14:00 - 15:30, 0.031
Vorbesprechung: 5.2.2009, 16:00 - 17:00 Uhr, Raum 0.035

Studienfächer / Studienrichtungen
WPF CE-MA-INF ab 1 (ECTS-Credits: 4)
WPF INF-DH-VSB ab 6 (ECTS-Credits: 4)
WPF IuK-DH-SEM ab 6 (ECTS-Credits: 4)

Voraussetzungen / Organisatorisches
Scheinerwerb: Vortrag, Ausarbeitung und regelmäßige, aktive Teilnahme

Die Vorbesprechung und Themenvergabe findet am Donnerstag, 5.2. von 16:00 bis 17:00 im Raum 0.035 (I4-Besprechungsraum) statt. Falls Ihr es zu diesem Termin nicht schafft, aber trotzdem Interesse an dem Seminar habt, einfach eine E-Mail an einen der Betreuer schicken.

Thema des Seminars

Das Thema Multicore/Manycore ist zur Zeit in aller Munde. Die Experten sind sich einig darüber, dass Performance-Gewinne in Zukunft nicht mehr durch Hochdrehen des Taktes "nebenbei" abfallen, sondern durch nur durch gezielte Parallelisierung der Software erzielt werden können: "The free lunch is over". Die aktuellen CPU-Linien von Intel/AMD (mit bis zu vier Kernen pro CPU) sind dabei nur ein Vorgeschmack - schon in wenigen Jahren werden wir mit hunderten bis tausenden Kernen sinnvoll umgehen müssen!

Die sich daraus ergebenden Herausforderungen für das Design und die Entwicklung von Systemsoftware, insbesondere von Betriebssystemen, sind das Thema dieses Seminars.

Themen und Termine (vorläufig)

TerminThemaVortragende(r)HandoutFolienBetr.
23.4.09 Einführung
Einführung in das Thema
Daniel Lohmann - Botschaft angekommen? -
30.4.09 Herausforderungen von Tausendundeinem Kern
Glaubt man den Voraussagen einiger Experten, so werden innerhalb von zehn Jahren bis zu 1000 Prozessorkerne in einer CPU untergebracht sein. Dieser Vortrag soll die Herausforderungen bei der Hard- und Softwareentwicklung solcher Systeme erläutern, sowie die derzeit diskutierten Lösungsansätze vorstellen.
Alexander Münch Ausarbeitung Alexander Münch Vortragsfolien Alexander Münch DL
07.5.09 Hardwareunterstützung für nicht-blockierende Synchronisation
Hardwareunterstützung für lock- und wartefreie Synchronisationsalgorithmen In den meisten aktuellen Prozessoren sind Operationen implementiert, die das Design von warte- und lockfreien Datenstrukturen ermöglichen. Dazu gehören z.B. compare-and-swap und load-linked/store-conditional Operationen. Für die Zukunft ist relevant, ob und wie gut sich diese Mechanismen auch in größeren Mehrkernsystemen implementieren lassen.
Martin Hoffmann Ausarbeitung Martin Hoffmann Vortragsfolien Martin Hoffmann BO
14.5.09 Linearisierbarkeit als Korrektheitseigenschaft für nicht-blockierende Datenstrukturen
Korrektheitseigenschaften für konkurrente Objekte, wie die stille Konsistenz (quiescent consistency) oder die sequentielle Konsistenz (sequential consistency), sind für größere Software-Projekte zu schwach, da sie entweder keine Aussagen bzgl. der sog. Programmreihenfolge (quiescent consistency) gewährleisten können oder die Ausführung jedes konkurrenten Objekts für deren Korrektheit bewiesen werden muss (sequential consistency). Bei der Linearisierbarkeit genügt statt dessen eine Ausführungsreihenfolge eines Objekts des selben Typs zu untersuchen, um die Korrektheit aller Objekte dieses Typs zu beweisen. Weiterhin können bei der Linearisierbarkeit Aussagen über die Programmreihenfolge gemacht werden, was diese Korrektheitseigenschaft für das Design nicht-blockierender Objekte in größeren Systemen mit modularen Datenstrukturen interessant werden lässt.
Jakob Krainz Ausarbeitung Jakob Krainz Vortragsfolien Jakob Krainz PS
21.5.09 Christi Himmelfahrt - -
28.5.09 Bergkirchweih - -
04.6.09 Wartefreie Synchronisation
In Echtzeitsystemen muss der Forderung nach Rechtzeitigkeit nachgekommen werden, um zu gewährleisten, dass Deadlines eingehalten werden koennen. Schwächere Fortschrittsbedingungen nicht-blockierender Objekte, wie Behinderungsfreiheit (obstruction-freedom) oder Sperr-/Lock-Freiheit (lock-freedom) lassen keine Aussagen über die maximale Ausführungszeit zu. Dies kann dazu führen, dass es zu Verhungerung einzelner Ausführungsfäden kommen kann. Ein wartefreies Objekt garantiert, dass jeder Ausführungsfaden seine Operationen innerhalb einer Abfolge endlicher Schritte beenden kann. Wartefreie Datenstrukturen eigenen sich deshalb insbesondere für Echtzeitsysteme, da hier die Verhungerung von Aktoren aussgeschlossen werden kann sowie die WCET bekannt ist.
Martha Willhaug Ausarbeitung Martha Willhaug Vortragsfolien Martha Willhaug PS
11.06.09 Fronleichnam - -
18.6.09 Multicore in Echtzeitsystemem (1)
Auch in Echtzeitssystemen sollen künftig Mehrkernprozessoren zum Einsatz kommen. In diesem Vortrag geht es um echtzeitfähiges Mehrkernscheduling, sowie das Multiporcessor Priority Ceiling Protocol zur Synchronisation.
Liyuan Zhang Ausarbeitung Liyuan Zhang Vortragsfolien Liyuan Zhang NB
25.6.09 Industrievortrag: Live Migration of Virtual Machines Jacob Hansen (VMware) -
02.7.09 Multicore in Echtzeitsystemem (2)
Echtzeitfähige Betriebssysteme stellen noch weitreichendere Anforderungen an die verwendeten Synchronisationsmechanismen, da das Timing immer im Vorraus berechenbar sein muss. Im Vortrag sollen die Möglichkeiten der nicht-blockierenden Synchronisation auch im Echtzeitbereich ausgelotet werden.
Benedikt Dremel Ausarbeitung Benedikt Dremel Vortragsfolien Benedikt Dremel BO
09.7.09 Skalierbare Betriebssystemkerne für Multiprozessorsysteme
Traditionell synchronisieren Betriebssysteme ihre Kerndatenstrukturen mit Hilfe von Locks, um gegenseitigen Ausschluss zu erreichen. Mit steigender Anzahl an parallel arbeitenden Prozessoren jedoch stößt dieses Paradigma jedoch an Grenzen. Verschiedene Systeme aus dem Forschungsbereich versuchen dieses Problem mit Hilfe von lockfreien Synchronisationsmechanismen zu umgehen, um auf die in Zukunft weiter steigende Anzahl an Kernen vorbereitet zu sein.
Christian Brunner Ausarbeitung Christian Brunner Vortragsfolien Christian Brunner BO
16.7.09 A Wait-Free Queue for Multiple Enqueuers and Multiple Dequeuers Using Local Preferences and Pragmatic Extensions
Philippe Stellwag -
23.7.09 Semesterabschluss

Organisatorisches

Jeder Teilnehmer fertigt eine Ausarbeitung mit mindestens sechs Seiten an und hält einen 40-minütigen Vortrag. Eine erste Version der Ausarbeitung sollte spätestens zwei Wochen vor dem Vortrag dem jeweiligen Betreuer zur Durchsicht vorliegen. Die endgültigen Ausarbeitungen sind eine Woche vor dem Vortragstermin und die Vortragsfolien sind spätestens nach dem Vortrag beim jeweiligen Betreuer abzugeben. Die Ausarbeitungen sind im ACM SIG Style anzufertigen.

Betreuer

Daniel Lohmann Benjamin Oechslein Niko Böhm Philippe Stellwag
  Impressum Stand: 2009-07-17 09:59   DL, BO