Tobias Baumeister

Tobias Baumeister, M. Sc.

Dozent / Programmkoordinator BGCE

Department Informatik (INF)
Lehrstuhl für Informatik 3 (Rechnerarchitektur)

Raum: Raum 07.134
Martensstraße 3
91058 Erlangen

Projekte

  • Innovationsfond Lehre (FAU) (2023 – 2024)

Forschungsinteresse

Mein Forschungsschwerpunkt liegt im Bereich der Lehrinnovation und -entwicklung in der Informatik Hochschulbildung, mit Fokus auf Rechnerarchitektur. Durch Entwicklung, Erprobung und Evaluation von grafischen, didaktisch reduzierten Simulatoren untersuche ich, wie sich der Einsatz derer auf Lernleistung, -erfolg und -motivation auswirkt. Eine besondere Ausprägung, die mich hierbei interessiert, ist das Konzept der Gamification.

Betreuung von Abschlussarbeiten

Ich betreue Abschlussarbeiten (Bachelor-/Masterarbeit) im Fachbereich der Informatik mit Fokus auf Lehrinnovationen im Bereich der Informatik-/Rechnerarchitekturbildung. Um möglichst gute Betreuung bieten zu können, ist die Anzahl der gleichzeitig betreuten Arbeiten begrenzt. Eine frühzeitige Interessensbekundung/Reservierung ist daher zu empfehlen.
Konkrete Ausschreibungen sind hier zu finden (weitere Themenwünsche sind nach Absprache möglich):
https://www.cs3.tf.fau.de/teaching/thesis-topics/
Buchung von Sprechstunden (Zoom und Präsenz, mind. 24h vorab): https://www.studon.fau.de/book5663080.html

Bisher betreute Arbeiten:

  • Entwicklung und Evaluation eines GPU Simulators [Titel WIP]
  • Entwicklung und Evaluation eines Thread-Level-Parallelismus Hardware Simulators [Titel WIP]
  • Entwicklung und Evaluation eines Instruktions-Level-Parallelismus Hardware Simulators [Titel WIP]
  • Enhancing Computer Architecture Education: Implementation of a Simulator-Based Approach for Microprogramming
  • Visualized Learning: Development and Evaluation of a RISC-V Pipeline Simulator for Academic Teaching
  • Automatisierte Fehlererkennung in studentischem Assemblercode: Klassifikation und Quantifizierung von Kontrollstruktur- und Syntaxfehlern
  • Automatisierte Fehleranalyse in der Assemblerprogrammierung: Klassifikation und Analyse von Datenzugriffen und Calling Convention
  • Konzeption und Entwicklung eines CPU-Cachesimulators für die Hochschuldidatik
  • Entwicklung, Erprobung und Evaluation eines SDRAM Simulators für die Hochschullehre
  • Animated Visualization of Hardware-Architecture-Simulations in System C
  • Implementierung und Erprobung eines hochschuldidaktischen Simulators für Hardwareparallelismus

Lehre (aktuelles Semester)

Vorlesung

Informatik für Ingenieure I

Titel Informatik für Ingenieure I
Kurztext IfI
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

siehe Modulbeschreibung

1. Parallelgruppe

LIteraturhinweise: siehe Modulbeschreibung

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Fr, 12:15 - 13:45 20.10.2023 - 09.02.2024 29.12.2023
05.01.2024
  • Tobias Baumeister
13301.U1.0171

Rechnerarchitektur

Titel Rechnerarchitektur
Kurztext RA
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

Die Vorlesung baut auf die in den Grundlagen der Rechnerarchitektur und -organisation vermittelten Inhalte auf und setzt diese mit weiterführenden Themen fort. Es werden zunächst grundlegende fortgeschrittene Techniken bei Pipelineverarbeitung und Cachezugriffen in modernen Prozessoren und Parallelrechnern behandelt. Ferner wird die Architektur von Spezialprozessoren, z.B. DSPs, Embedded Prozessoren und KI-Beschleunigern behandelt. Es wird aufgezeigt, wie diese Techniken in konkreten Architekturen (Intel KabyLake, AMD Ryzen, KI-Beschleuniger TPU) verwendet werden. Zur Vorlesung werden eine Tafel- und eine Rechnerübung angeboten, durch deren erfolgreiche Beteiligung abgestuft mit der Vorlesung 5 bzw. 7,5 ECTS erworben werden können. In den Tafelübungen werden die in der Vorlesung vermittelten Techniken durch zu lösende Aufgaben vertieft. Im Einzelnen werden folgende Themen behandelt:

- Organisationsaspekte von CISC und RISC-Prozessoren
- Behandlung von Hazards in Pipelines
- Fortgeschrittene Techniken der dynamischen Sprungvorhersage
- Fortgeschritten Cachetechniken, Cache-Kohärenz
- Ausnutzen von Cacheeffekten
- Architekturen von Digitalen Signalprozessoren
- Architekturen homogener und heterogener Multikern-Prozessoren (Intel Corei7, Nvidia GPUs, Cell BE)
- Architektur von KI-Prozessoren (TPU, Spezielle KI-Beschleuniger)
- Effiziente Hardware-nahe Programmierung von Mulitkern-Prozessoren (OpenMP, SSE, CUDA)
- Leistungsmodellierung und -analyse von Multikern-Prozessoren (Roofline-Modell)

1. Parallelgruppe

LIteraturhinweise: - Patterson/Hennessy: Computer Organization und Design
- Hennessy/Patterson: Computer Architecture - A Quantitative Approach
- Stallings: Computer Organization and Architecture
- Märtin: Rechnerarchitekturen

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Di, 14:15 - 15:45 17.10.2023 - 06.02.2024 26.12.2023
02.01.2024
  • Prof. Dr.-Ing. Dietmar Fey
11501.00.151

Tutorium

Tutorium Grundlagen der Rechnerarchitektur und - organisation

Titel Tutorium Grundlagen der Rechnerarchitektur und - organisation
Kurztext TutGRa
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

1. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mo, 12:15 - 13:45 08.01.2024 - 05.02.2024
  • Tobias Baumeister
11302.00.152

2. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Di, 10:15 - 11:45 09.01.2024 - 06.02.2024
  • Tobias Baumeister
11302.00.152

Übung

Übungen zu Informatik für Ingenieure I

Titel Übungen zu Informatik für Ingenieure I
Kurztext UeIfI
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

siehe Modulbeschreibung

1. Parallelgruppe

LIteraturhinweise: siehe Modulbeschreibung

Maximale Anzahl Teilnehmer/-innen: 150

Link zu Campo

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Fr, 10:15 - 11:45 20.10.2023 - 09.02.2024 29.12.2023
05.01.2024
  • Tobias Baumeister
13301.U1.0171

Übungen zu Rechnerarchitektur

Titel Übungen zu Rechnerarchitektur
Kurztext Ü RA
Turnus des Angebots nur im Wintersemester
Semesterwochenstunden 2

1. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mo, 10:15 - 11:45 16.10.2023 - 05.02.2024 25.12.2023
16.10.2023
01.01.2024
  • Tobias Baumeister
11302.07.150

2. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Mi, 12:15 - 13:45 18.10.2023 - 07.02.2024 01.11.2023
07.02.2024
03.01.2024
27.12.2023
  • Tobias Baumeister
11302.02.134

3. Parallelgruppe

Zeitpunkt Startdatum - Enddatum Ausfalltermin Durchführende/-r Bemerkung Raum
wöchentlich Di, 12:15 - 13:45 24.10.2023 - 06.02.2024 02.01.2024
26.12.2023
  • Tobias Baumeister
11301.00.031

Publikationen

2023