Parallele Anwendungen im Bereich des Hochleistungsrechnens erfordern neben der Implementierung geeigneter numerischer Algorithmen die effiziente Nutzung der in einem Parallelrechner bereitgestellten Kommunikationsstruktur und die Integration dynamischer Lastbalancierung, falls verwendete Algorithmen unvorhersehbares und damit statisch schlecht aufteilbares Lastaufkommen besitzen. Die Verflechtung dieser teilweise plattformabhängigen Programmteile, die bei Benutzung üblicher Programmiermodelle notwendigerweise entsteht, führt zu unflexibler Software, die nur schwer Weiterentwicklung, Wartung und Anpassung an neue Plattformen erlaubt. Zur Lösung dieses Problems stellt die vorliegende Arbeit ein Programmiermodell für die Klasse der feldbasierten iterativen Anwendungen vor, das es erlaubt, die eigentlichen Berechnungen des Programms von der notwendigen Kommunikation und Synchronisation zwischen den parallel ablaufenden Prozessen zu trennen. Dadurch wird eine unabhängig arbeitende Lastbalancierung ermöglicht. Obwohl das Modell dem Programmierer gemeinsamen Speicher zur Verfügung stellt, kann es mit Message Passing implementiert werden. Grundlage dabei ist, daß die Spezifikation a priori bekannter Abhängigkeiten von Anweisungen, deren Zugriffsverhalten auf gemeinsame Daten explizit anzugeben ist, die automatisierte Berechnung der zwischen den Anweisungen zur Konsistenzhaltung durchzuführenden Kommunikation erlaubt. Die Praxistauglichkeit des Programmiermodells wird durch den erfolgreichen Einsatz in einer Industrieanwendung, einer Software zur Simulation von Fahrzeugkollisionen gezeigt. Diese Simulationen werden von der Automobilindustrie neben physikalischen Kollisionsversuchen heutzutage deshalb verstärkt eingesetzt, da bei gleicher Entwicklungszeit weitaus mehr Konstruktionsalternativen erprobt werden können und damit die Sicherheit von Fahrzeuginsassen bei Verkehrsunfällen gesteigert werden kann. Der hohe Rechenleistungsbedarf macht allerdings Parallelisierung zwingend erforderlich. Ein diese Arbeit begleitendes Projekt untersuchte die Skalierungsprobleme, die in der bei der BMW AG benutzten Simulationssoftware PAM-CRASH auftreten.
Konzepte zur Optimierung der Skalierbarkeit von parallelen Fahrzeugkollisionsberechnungen und ihre industrielle Realisierbarkeit
2003
199 Seiten, Bilder, Tabellen, 143 Quellen
Theses
German
Boardtester: Skalierbarkeit als Plus
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Zur Realisierbarkeit unterschiedlicher Deformationskennlinien
Automotive engineering | 1984
|B&R: Skalierbarkeit gross geschrieben
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