For the fourth time, the Leibniz Supercomputing Centre (LRZ) and the Com- tence Network for Technical, Scienti c High Performance Computing in Bavaria (KONWIHR) publishes the results from scienti c projects conducted on the c- puter systems HLRB I and II (High Performance Computer in Bavaria). This book reports the research carried out on the HLRB systems within the last three years and compiles the proceedings of the Third Joint HLRB and KONWIHR Result and Reviewing Workshop (3rd and 4th December 2007) in Garching. In 2000, HLRB I was the rst system in Europe that was capable of performing more than one Tera op/s or one billion oating point operations per second. In 2006 it was replaced by HLRB II. After a substantial upgrade it now achieves a peak performance of more than 62 Tera op/s. To install and operate this powerful system, LRZ had to move to its new facilities in Garching. However, the situation regarding the need for more computation cycles has not changed much since 2000. The demand for higher performance is still present, a trend that is likely to continue for the foreseeable future. Other resources like memory and disk space are currently in suf cient abundance on this new system.

This volume of High Performance Computing in Science and Engineering is fully dedicated to the final report of KONWIHR, the Bavarian Competence Network for Technical and Scientific High Performance Computing. It includes the transactions of the final KONWIHR workshop, that was held at Technische Universitat Munchen, October 14-15, 2004, as well as additional reports of KONWIHR research groups. KONWIHR was established by the Bavarian State Government in order to support the broad application of high performance computing in science and technology throughout the country. KONWIHR is a supporting action to the installation of the German supercomputer Hitachi SR 8000 in the Leibniz Computing Center of the Bavarian Academy of Sciences. The report covers projects from basic research in computer science to develop tools for high performance computing as well as applications from biology, chemistry, electrical engineering, geology, mathematics, physics, computational fluid dynamics, materials science and computer science."

The Leibniz Supercomputing Centre (LRZ) and the Bavarian Competence Network for Technical and Scienti?c High Performance Computing (KONWIHR) publish in the present book results of numerical simulations facilitated by the High P- formance Computer System in Bavaria (HLRB II) within the last two years. The papers were presented at the Fourth Joint HLRB and KONWIHR Review and - sult Workshop in Garching on 8th and 9th December 2009, and were selected from all progress reports of projects that use the HLRB II. Similar to the workshop two years ago, the majority of the contributed papers belong to the area of computational ?uid dynamics (CFD), condensed matter physics, astrophysics, chemistry, computer sciences and high-energy physics. We note a considerable increase of the user c- munity in some areas: Compared to 2007, the number of papers increased from 6 to 12 in condensed matter physics and from 2 to 5 in high-energy physics. Bio s- ences contributed only one paper in 2007, but four papers in 2009. This indicates that the area of application of supercomputers is continuously growing and entering new ?elds of research. The year 2007 saw two major events of particular importance for the LRZ. First, after a substantial upgrade with dual-core processors the SGI Altix 4700 superc- puter reached a peak performance of more than 62 Tera?op/s. And second, the n- pro?t organization Gauss Centre for Supercomputing e. V. (GCS) was founded on April 13th.

Leading-edge research groups in the field of scientific computing present their outstanding projects using the High Performance Computer in Bavaria (HLRB), Hitachi SR8000-F1, one of the top-level supercomputers for academic research in Germany. The projects address modelling and simulation in the disciplines Biosciences, Chemistry, Chemical Physics, Solid-State Physics, High-Energy Physics, Astrophysics, Geophysics, Computational Fluid Dynamics, and Computer Science. The authors describe their scientific background, their resource requirements with respect to top-level supercomputers, and their methods for efficient utilization of the costly high-performance computing power. Contributions of interdisciplinary research projects that have been supported by the Competence Network for Scientific High Performance Computing in Bavaria (KONWIHR) complete the broad range of supercomputer research and applications covered by this volume.

High-Performance Computers (HPC) have initiated a revolutionary develop ment in research and technology since many complex and challenging prob lems in this area can only be solved by HPC and a network in modeling, algo rithms and software. In 1998 the Deutsche Forschungsgemeinschaft (German Research Association) recommended to install an additional Federal High Performance Computer followed by the one in Stuttgart. In January 1999 the Wissenschaftsrat (German Science Council) decided that the Leibniz Rechenzentrum (Computing Center) of the Bavarian Academy of Sciences in Munich should run the second Federal High-Performance Computer in Ger many. The investment cost of this Hochstleistungsrechner in Bayern (HLRB) was borne by the Federal Government of Germany and the Free State of Bavaria whereas the operating cost was at the expense of the Bavarian Gov ernment only. The operation of the HLRB is organized in combination with the - Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) of the Bavarian Academy of Sciences as the operating authority of the HLRB - Steering Committee of the HLRB - Competence Network for Technical/Scientific High-Performance Comp- ing in Bavaria (KONWIHR). In 2000 a Hitachi SR8000-Fl was installed. It was the first Teraflops Com puter in Germany and reached a peak performance of two Teraflops after an extension at the end of 2001. The goal of HLRB is to provide computer facil ities necessary to solve challenging scientific and technological problems that cannot be solved on big servers but require large (storage) high-performance (very fast) computers and efficient software.

Welcome totheproceedings ofCloudComp 2009. A computing cloudis more thana collection of computer resources, because itpro vides mechanisms to manage those resources. In a cloud computing platform, software is migrating from the desktop to the "clouds," promising users, at any time and anywhere, access totheirprograms anddata. Thisyear, 44 academic, industrial andstudent papers from all overthe world were submitted, of which 17were accepted as regular longpapers. Additionally, threewere included as shortpapers on hottopics. The Program Committee appreciates the time andeffortall of the researchers put into preparing theirpapers. Many thanks also to themembers oftheProgram Committee andtheexternal reviewers foralloftheirhard workin reading, evaluating, and providing detailed feedback. Without the contribu tions of both of these groups, CloudComp would not have been such a lively symposium. The symposium featured keynote addresses by Jesus Villasante, Head of Unit, European Commission, Dane Walther, Director of Custom Engineering, Akamai Technologies Inc. Cambridge, MA, USA, Greg Malewicz, Google, Mountain View, CA, USA, andMauro Campanella, Consortium GARR, Italy. A scientific visitof the Leibniz Supercomputer Centre (LRZ), Bavarian Academy of Science, Garching (Munich), was organized during the conference. The visit was hosted byProf.A. Bode. We feel that the symposium willgrow and develop in its service to the research community within bothacademia andindustry."

This book constitutes the refereed proceedings of the Third European Conference on the Parallel Virtual Machine, EuroPVM '96, the 1996 European PVM users' group meeting, held in Munich, Germany, in October 1996.
The parallel virtual machine, PVM, was developed at the University of Tennessee and Oak Ridge National Laboratory in cooperation with Emory University and Carnegie Mellon University to support distributed computing. This volume comprises 51 revised full contributions devoted to PVM. The papers are organized in topical sections on evaluation of PVM; Applications: CFD solvers; tools for PVM; non-numerical applications; extensions to PVM; etc.

Parallel processing offers a solution to the problem of providing the processing power necessary to help understand and master the complexity of natural phenomena and engineering structures. By taking several basic processing devices and connecting them together the potential exists of achieving a performance many times that of an individual device. However, building parallel application programs is today recognized as a highly complex activity requiring specialist skills and in-depth knowledge. PARLE is an international, European based conference which focuses on the parallel processing subdomain of informatics and information technology. It is intended to become THE European forum for interchange between experts in the parallel processing domain and to attract both industrial and academic participants with a technical programme designedto provide a balance between theory and practice. This volume contains the proceedings of PARLE '93. The PARLE conference came into existence in 1987 as an initiative from the ESPRIT I programme and the format was revised in 1991/92. PARLE '93 is the second conference with the new format and was held in Munich.

I Die IuK-Strategie der TU Munchen.- IntegraTUM - Lehren aus einem universitaren Grossprojekt.- Austausch universitarer Kernsysteme.- Von der Verwaltungs-DV zum IT-Servicezentrum.- II UEbersichtsbeitrage anderer Hochschulen.- Integriertes Informationsmanagement am KIT Was bleibt? Was kommt?.- Integriertes Informationsmanagement an der Westfalischen Wilhelms-Universitat Munster - Das Projekt MIRO.- Integriertes Informationsmanagement: Das IT-Servicezentrum der Universitat Augsburg.- III Service Desk.- Erfahrungen im Aufbau des IT Service Desks der Technischen Universitat Munchen.- Aufbau von organisationsubergreifenden Fehlermanagementprozessen im Projekt IntegraTUM.- Unterstutzung der IT-Service-Management-Prozesse an der Technischen Universitat Munchen durch eine Configuration-Management-Database.- Einfuhrung von Service Level Agreements an der Technischen Universitat Munchen.- IV Identity- und Accessmanagement.- IntegraTUM Teilprojekt Verzeichnisdienst: Identity & Access Management als technisches Ruckgrat der Hochschul-IuK-Infrastruktur.- Gasteverwaltung im integrierten Identity Management.- IntegraTUM LDAP-Schemadesign: Entwicklungsstufen und Konzepte im Vergleich.- Herausforderungen und Best Practices bei der Speicherung von multi-valued Attributen in LDAP-basierten Verzeichnisdiensten.- N-to-One-Provisionierung zwischen internen Satellitenverzeichnissen des IntegraTUM-Metadirectory.- Workflow-Management fur organisationsubergreifende Datenubertragung am Beispiel des E-Learning-Systems der TUM.- Missbrauchspotential von Verzeichnisdienst-Metadaten in LDAP-basierten System- und Benutzerverwaltungen.- Konfigurations- und Sicherheitsmanagement in heterogenen Verzeichnisdienstumgebungen.- Campus Single Sign-On und hochschulubergreifendes Identity Management.- Organisationsubergreifendes Management von Foederations-Sicherheitsmetadaten auf Basis einer Service-Bus-Architektur.- Modulare LDAP-Server-, -Protokoll und - Funktionserweiterungen am Beispiel von OpenLDAP.- V E-Learning.- E-Learning an der TUM: Entwicklung - Status Quo - Perspektiven.- elecTUM: Umsetzung der eLearning-Strategie der Technischen Universitat Munchen.- Stufenweise Integration von eLearning an der Technischen Universitat Munchen.- Evaluation der zentralen TUM-Lernplattform.- Zwischen Web 2.0, virtuellen Welten und Game-based Learning - Einsatzszenarien und Prototypen im Hochschulumfeld.- Herausforderungen fur kunftige Lernumgebungen am Beispiel der Fakultat fur Medizin.- Professionelles Learning Service Management an Hochschulen.- VI Bibliothek.- mediaTUM: Der zentrale Medienserver der Technischen Universitat Munchen.- Anbindung des SISIS-SunRise-Bibliothekssystems an das zentrale Identitatsmanagement.- VII IuK-Basisdienste: Speicher, E-Mail und Fakultatsinfrastruktur.- Integrierte Speichersystem-Architektur zur Unterstutzung hochschulubergreifender IT-Dienste.- IntegraTUM Teilprojekt E-Mail: Rezentralisierung von E-Mail-Services.- IntegraTUM Teilprojekt E-Mail: Aufbau eines mandantenfahigen Groupware-Services und seine Integration in Identity Management und E-Mail Infrastruktur der Technischen Universitat Munchen.- Auf dem Weg zur digitalen Fakultat - moderne IT Infrastruktur am Beispiel des Physik-Departments der TU Munchen.

Als vor fast 40 Jahren ein Entwicklungsteam seiner hohen Direktion das Konzept und Teile einer neuen Rechenanlage vorstellte, machte das Wort vom "Elefanten" die Runde. Dessen ungeachtet machten sich einige Entwick- ler bereits Gedanken dariiber, wie man ein "Team" von etwa vier solchen Elefanten" zusammenbringen konnte, urn die damals anstehende Aufgabe " einer automatisierten Flugsicherung bewaJtigen zu konnen. Eine Elefantenherde? Mitnichten - schon damals gab es "Konzeptionisten", welche den "Elefanten" der auBeren Dimension nach sehrumpfen sahen. AI- lerdings gab erst die Technik integrierter Bauteile die Moglichkeit, den Ele- fanten bzw. Monoprozessor auf einem Chip zu realisieren und ihn damit auf die ihm gemaB Grosse zu reduzieren: Ein Chip als Ausgangspunkt bzw. als Einzeller einer neuen Generation von Automaten-Wesen, die sich aus Tausenden von solchen Einheiten zusammensetzt. Der Vergleieh mit der Darwin'schen Evolution liegt nahe. Die Natur benotigte einige Milliarden von Jahren fUr eine entsprechende Entwieklung vom Einzeller zu hoheren Organismen.

Die Datenmengen, die bei der Modellierung, der Simulation und der Uberwachung von Umweltprozessen anfallen, sind heute schon so gross, dass sie nur noch mit Supercomputersystemen in verantwortbaren Zeiten sinnvoll bearbeitet werden konnen. Auch die Ergebnisdaten mussen weiter analysiert und interpretiert werden, sei es durch erfahrenes und DV-kundiges Fachpersonal, sei es durch weitergehende Transformationen und geeignete Formen der Darstellung. Die Visualisierung von Umweltdaten versucht, das umfangreiche und komplexe Datenmaterial mit Werkzeugen der Graphischen Datenverarbeitung in Form von Bildern darzustellen und dabei die Modellvorstellungen der Wissenschaftler und Ingenieure wiederzugeben, die in erster Linie Fachleute ihrer wissenschaftlichen und technischen Disziplinen sind und erst danach eventuell DV-Spezialisten. Dieser Band enthalt die Beitrage einer Fachtagung, die der Fachbereich 4 "Informationstechnik und Technische Nutzung der Informatik" der Gesellschaft fur Informatik veranstaltet hat. Schwerpunkte der Tagung waren die Visualisierung raumlicher Daten, die Anwendung von Hochleistungssystemen und die Visualisierung und Interaktion in Umweltinformationssystemen.

Kapitel 2 umfaBt zuniichst eine verbale Beschreibung der fur die Mikroprogrammierung wichtigen Begriffe und Techniken (Abschnitt 2.1), wobei zur Erliiuterung abstrakte Maschinen oder Maschinen- elemente dargestellt werden. Danach folgt in Abschnitt 2.2, aufbauend auf dem sogenannten Tupelmodell von Mikrooperationen, eine formale Priizisierung der eingefuhrten Begriffe. Zur Veranschaulichung werden in diesem Abschnitt Beispiele konkreter mikroprogrammierter Maschinen verwendet. Es handelt sich dabei jeweils urn Strukturen auf der Basis von Bitslice-Mikroprozessoren, also denjenigen Elementen, die durch ihre weite Verbreitung und flexible Nutzbarkeit in den letzten 5 Jahren zu einer deutlichen Aufwertungder Bedeutung der Mikroprogrammierung im Rahmen der Rechnerarchitektur gefuhrt haben. Das Tupelmodell und die auf ihm aufbauenden Definitionen bilden die Basis fur die einheitliche Darstellung der Optimierungsprobleme in den folgenden Kapiteln 3 und 4. 2. 1 Mikroprogrammierung, eine verbale EinfUhrung 2.1.1 Mikroprogrammierung: eine Realisierung des Leitwerkes von Rechnern Mikroprogrammierung ist eine strukturierte Losung der Realisierung des Leitwerkes von Rechnern. 1m Gegensatz zu der festverdrahteten Leitwerk-Realisierung, wo die fUr die einzelnen Teilwerke benotigten Steuersignale durch ein komplexes sequentielles kombinatorisches Netzwerk erzeugt werden, wird bei den heute iiblichen Techniken der Mikroprogrammierung die Steuerinformation in Form von Mikro- programmen (MP), die meist in getrennten Steuerspeichern, den Mikroprogrammspeichern (MPS) gehalten werden, dargestellt.

Der vorliegende Band umfaBt den zweiten Teil eines Vorlesungszyklus Uber Rechnerarchitektur, der an der Universitat Erlangen-NUrnberg fUr Informatik-Studenten nach dem Vorexamen angeboten wird. Wahtend sich der Teil 1 mit den Grundlagen und Verfahren der Rechnerarchitektur befaBt (BODE, HXNDLER, 1980), wird im zweiten Band die Verbindung zwischen den eingefUhrten theoretischen Verfahren einerseits und existierenden und zukUnftigen Rechnern und Konzepten andererseits hergestellt. Als gemeinsamer Leitfaden fUr die Darstellung der verschiedenen Rechnerstrukturen vom einfachen PRINCETON-Rechner (BURKS, GOLDSTINE, Von NEUMANN, 1946) bis zum hochparallelen Entwurf des Mega-Mikropro zessors mit einer Million Prozessoren (WITTIE, 1976) wird im ersten Kapitel das Erlanger Klassifikations System (ECS) eingefUhrt. Die Koordinaten dieses Klassifikationssystems definieren gleichzeitig eine Reihe weiterer Kapitel dieses Buches, da sie typische Rechnerstruktu ren beschreiben. 1m zweiten Kapitel werden als Vertreter dreier wichtiger Varianten von klassischen Universalrechnern die Familien CDC 6600 und Nachfolger (CYBER), IBM System 360/370 und Nachfolger sowie Burroughs B 5000 und Nachfolger diskutiert. Als Vertreter von Universalrechnern werden hier GroBrechner eingefUhrt, da diese auf m(Sglichst groBe Leistung, hohen Bedienungskomfort und Zuverlassigkeit ausgerichtet sind, d.h. es wurden keine KOsten gescheut, technologisch und organisatorisch h(Schst entwickelte L(Ssungen anzustreben. Die in Mini- und Microrechnerarchi tekturen vorfindlichen Eigenschaften werden daher im allgemeinen eine echte Untermenge der in den beschriebenen GroBrechnern realisierten Eigenschaften sein, weswegen sich eine detaillierte Besprechung dieser Elemente vom Standpunkt der Rechnerarchitektur in vielen Fallen erUbrigt."

Das vor1iegende Buch umfa t den 1. Tei1 eines zweisemestrigen Vor1esungs- zyk1us Uber Rechnerarchitektur. Es richtet sich an Personen mit Grundkennt- nissen in Informatik. Der Vor1esungszyk1us wird im Informatik-Studium an der Universitat Er1angen-NUrnberg a1s Grund1agenkurs nach dem Vordip10m angeboten. Die Rechnerarchitektur ist ein Kerngebiet der Informatik, das in a11e vier Bereiche dieser Wissenschaft hineinreicht: Es gilt, die physika1ischen E1emen- te einer Rechenan1age (Hardware) durch geeignete Anordnungen (physika1isch und 10gisch) so miteinander zu verbinden, daB das jewei1ige Einsatzzie1 (Anwendung) optimal rea1isiert ist. Das Zusammenspie1 der Einze1tei1e wird dabei weitgehend durch das Betriebssystem Uberwacht, so da sich die Rech- nerarchitektur also auch mit der Software beschaftigen muB. Sch1ieB1ich gilt es auch noch, durch geeignete Methoden der Theorie der Informatik aus der Abstraktion gewisser realer Rechnerkonfigurationen einerseits und der an- fa11enden Aufgabenprofi1e andererseits optima1e Prob1em1osungen zu gewinnen. Die Rechnerarchitektur befa t sich also nicht nur mit einer Bestandsaufnahme bestehender Rechnermode11e oder -rea1isierungen. Man erkennt, da ihre zweite Aufgabe darUberhinaus darin besteht, die Kategorisierung und kritische Bewer- tung dieser Mode11e nach verschiedensten Kriterien vorzunehmen. Sch1ie lich 5011 die Rechnerarchitektur a1s drittes versuchen, den ProzeB des Entwurfes von Rechenan1agen bei gegebener Aufgabenste11ung zu beschreiben, urn fUr die einze1nen Entwurfsentscheidungen praktische Hi1fen zu geben.

Alle Hersteller von Standard-Mikroprozessoren bieten seit 2005 "Multicore-Architekturen" an, bei denen auf einem Prozessorchip zwei oder mehr Prozessoren realisiert sind. Top-Experten fuhren in diesem ersten Buch zum Thema in die Multicore-Technologie, deren Organisation und Architektur ein. Besonderen Wert legen die Autoren auf die Vorstellung der verschiedenen bislang realisierten und verfugbaren Prozessoren. Ein Kapitel uber Parallele Programmierung und Systemsoftware runden das Buch ab.