multi-core; parallel; university of applied science; MIMD
en
Abstract:
Eine Kombination von Erhöhung der Taktrate und Verringerung der Strukturbreiten war in den letzten Jahrzehnten ein gängiges Mittel zur Geschwindigkeitssteigerung von Mikroporzessoren. Aufgrund physikalischer Beschränkungen ist derzeit mit diesem Ansatz jedoch kein nennenswerter Geschwindigkeitszuwachs mehr zu erzielen. Eine naheliegende Lösung war die Entwicklung sogenannter Mehrkernprozessorsysteme, welche mehrere Prozessorkerne auf einem Chip zur Verfügung stellen und somit wieder zu einer Rechenleistungssteigerung führten. Heute sind Mehrkernprozessorsysteme bereits allgegenwärtig und in diversen Computersystemen, vom Supercomputer bis zum Mobiltelefon, im Einsatz. Allerdings ist die Programmierung von Mehrkernprozessorsystemen eine herausfordernde Aufgabe, welche von angehenden Ingenieuren verlangt, ihre Betrachtungs- und Herangehensweise im Bereich der Softwareentwicklung grundlegend zu erweitern. Aus diesem Grund stellt diese Diplomarbeit zwei Lehrveranstaltungsdesigns basierend auf einer "Best-Practice"- Evaluierung vor. Der erste Kurs wird hierbei an die Anforderungen eines Universitätskurses angepasst, während der zweite Kurs für die Anforderungen an einer Fachhochschule optimiert ist.<br />Die Vorgehensweise zur Erreichung dieser Ziele ist hierbei wie folgt:<br />.)Die Identifikation von Herausforderungen und deren Lösungen im Unterrichten von parallelen Programmiertechniken und deren zugrunde liegender Theorie.<br />.)Eine Analyse geeigneter Methoden zur Leistungsprüfung im Hinblick auf die un- terschiedlichen Kursausprägungen.<br />.)Eine Gegenüberstellung diverser Kurse im Bereich parallelen Rechnens auf Basis ihrer Lehrziele.<br />Aufbauend auf diesen Erkenntnisse und den daraus resultierenden "Best-Practcie"- Empfehlungen werden die tatsächlichen Lehrveranstaltungen für ein universitäres, sowie für ein Fachhochschulumfeld abgeleitet. Die praktischen Kursbeschreibungen beinhalten einen detaillierten Zeitplan, die entsprechend ihrem Unterrichtsumfeld angepassten Lehrziele, Konzepte zur Leistungsüberprüfung sowie eine Auswahl an empfohlenen wissenschaftlichen Artikeln zu den behandelten Themen.<br />
de
During the last decades processor manufactures mainly increased performance by shrinking their production size and increasing the processor's clock speed. However, due to physical limitations this approach is not efficient any more. As a consequence, the computer industry increased the number of processor cores on a single die, thus creating multi-core processors. Up to today multi-core processors are used in all kinds of computer systems ranging from super computers to mobile phones. However, programming multi-core systems is a challenging task, which requires software engineers to restructure the way they think about computer programs. Therefore, this thesis presents a best practice based approach, introducing two course concepts on parallel programming. The first course is a more guided one, where all students are obliged to focus on the same assessment types within the course.<br />Moreover, this course has a strong practical focus, thus being aimed at a university of applied science context. The second course offers more theory and a greater freedom to the students as they are free to choose a certain topic within the field of multi-core systems.<br />This course is aimed at a university context.<br />The best-practice course concepts are obtained through a thorough analysis of numerous research articles with the following focus:<br />.) The identification and proposition of solutions on the issues and pitfalls when teaching multi-core programming.<br />.)The recommendation of suitable assessment methods when dealing with this challenging field.<br />.) A set of related courses already teaching parallel programming in various aspects.<br />As a consequence two best-practice based course concepts tailored to the needs of a university and a university of applied sciences are derived.<br />Based on these best-practice examples, two actual courses are designed.<br />This includes a detailed course schedule, learning outcome, assessment concepts, and a set of recommended research articles on the theory of concurrent systems.<br />
