Aufgabe für eine Diplomarbeit auf dem Gebiet der
``Numerischen Thermofluiddynamik''
für Herrn Robert Kölm, Matr.-Nr. 120494, FB 10, unter dem Titel
``Optimierung eines Finite-Volumen Verfahrens für Parallel-Vektor-Prozessoren''
Die Verwendung von Vektorrechnern zur parallelen Berechnung von
strömungstechnischen Anwendungen ist im Hinblick auf die Steigerung
der Rechengeschwindigkeit besonders attraktiv.
Mithilfe geringfügiger Modifikationen lassen sich die numerischen
Verfahren von Skalararchitekturen auf Vektorrechner portieren ohne
sich das Problem der Gebietszerlegung und der damit verbundenen Kommunikation
zwischen den Einzelprozessoren einzuhandeln.
In der Regel gelingt es aber nicht immer, einen optimalen Speed-Up allein
durch Variation der Compiler-Optionen zu erzielen, so daß dabei oft
zeitaufwendiges Tunen auf Code-Ebene notwendig wird, um einzelne Schleifen
zu parallelisieren. Aufgrund der Tatsache, daß zusätzliche
Direktiven maschinenabhängig sind legt man sinnvollerweise zu Beginn die
Rechnerumgebung bzw. den Rechnertyp fest. Am Hermann-Föttinger-Institut
bietet sich die CRAY EL98 als Arbeitsumgebung an, nicht zuletzt wegen
der Möglichkeit die gesamte Maschine zumindest temporär voll zu nutzen.
Ebenfalls verfügbar ist eine CRAY-J916 am Konrad-Zuse Zentrum, Berlin.
In der Diplomarbeit soll ein existierendes 2D-Finite-Volumen Verfahren
FAN [1] für die CRAY-PVP (Parallel Vector Processing) Umgebung
optimiert werden.
Dabei soll im ersten Arbeitsschritt die Performance bestimmt und
Schwächen des Programms aufgedeckt werden. Im weiteren ist die Anwendbarkeit
von rechnerspezifischen Bibliotheken (CCmathlib, BLAS..) zu prüfen und ggf.
auf die wichtigsten Routinen (z.B. Gleichungslöser) anzuwenden.
Ferner sind die Möglichkeiten, die Fortran90 gegenüber Fortran77 bietet, in
den Code zu implementieren und die Veränderungen zu dokumentieren und
hinsichtlich des Leistungsgewinnes zu analysieren.
Erfreulich wären zahlreiche Parametervariationen, die eine Aussage
darüber liefern, wie man i.a. bei einer Optimierung vorgehen sollte
und welche generellen Maßnahmen einen nennenswerten Speed-Up
im Verhältnis zum Aufwand hervorbringen.
Literaturhinweise:
[1] Peric, M.; Lilek, Z. (1993)
FAN - 2D, Software for Calculation of Incompressible Flows, Hamburg, Germany.
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Professor Dr.--Ing Thiele
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Last modified: Wed Jul 24 17:04:07 CEST 2002