Inhalte im Praktikum Computernumerik
Diese Veranstaltung gehört zu dem Modul Materialmodelle und Numerik mit der Vorlesung "Experimentelle Mechanik und Materialmodellierung". Die Studierenden führen nach einer Einführung Praktikumsversuche zu folgenden Themenblöcken durch:
- Modellbildung und numerische Lösungen
- Fehlerbegriff und Genauigkeit
- Validierung numerischer Lösungen und Softwarefehler
- Hardwarevoraussetzungen und –optimierungen (Prozessorarchitekturen, Speichersysteme, Leistungsbewertungen)
- Datentypen, Datenstrukturen und grundlegende Algorithmen
- Softwareoptimierungen durch Compiler und effiziente Algorithmen
- Parallelisierbarkeit von Algorithmen
- Abbruchkriterien, Genauigkeits- und Fehlerabschätzungen
Umsetzung von Verfahren in der Programmiersprache Python (lineare Gleichungssysteme, schwach besetzte Systeme)
Im Fach Computernumerik werden numerische Lösungen von Standardproblemen mit der leicht zu erlernenden Programmiersprache Python umgesetzt. Neben einer kurzen Einführung in die Sprache wird zunächst ein Überblick über die klassischen Fragen numerischer Lösungen gegeben, wie Fehlerabschätzungen, Umsetzung der Rechnerarithmetik mit begrenzten Genauigkeiten und die Umsetzung geeigneter Abbruchbedingungen. Daneben werden die Grundlagen moderner Rechnerarchitekturen und entsprechender Hardwareoptimierungen vorgestellt. Das Erlernte wird im Praktikum in der Programmiersprache Python mit geeigneten Datenstrukturen und Algorithmen umgesetzt.