Jump to content

Параллельная генерация сетки

Параллельная генерация сеток в численном анализе — это новая область исследований, находящаяся на границе двух научных вычислительных дисциплин: вычислительной геометрии и параллельных вычислений . [1] Методы параллельного создания сетки разлагают исходную задачу создания сетки на более мелкие подзадачи, которые решаются (объединяются в сетку) параллельно с использованием нескольких процессоров или потоков. Существующие методы параллельного построения сетки можно классифицировать по двум основным признакам:

  1. последовательный метод, используемый для объединения отдельных подзадач и
  2. степень связи между подзадачами.

Одной из проблем создания параллельных сеток является разработка программного обеспечения для создания параллельных сеток с использованием готовых кодов последовательного построения сеток.

Процедуры параллельного создания сетки, как правило, разлагают исходную задачу создания двухмерной (2D) или трехмерной (3D) сетки на N меньших подзадач, которые решаются (т.е. объединяются в сетку) одновременно с использованием P процессоров или потоков. [1] Подзадачи могут быть сформулированы как тесно связанные, [2] [3] частично связанный [4] [5] или даже разъединены. [6] [7] Связь подзадач определяет интенсивность коммуникации и объем/тип синхронизации, требуемой между подзадачами.

Задачи в методах создания параллельных сеток заключаются в следующем: поддерживать стабильность параллельного создателя сетки (т. е. сохранять качество конечных элементов, генерируемых современными последовательными кодами) и в то же время достигать 100% повторного использования кода ( т.е. использовать постоянно развивающиеся и полностью функциональные готовые последовательные сетки) без существенного ухудшения масштабируемости параллельной модели.

Существует разница между созданием параллельной сетки и параллельной триангуляцией. При параллельной триангуляции заранее определенный набор точек используется для создания параллельных треугольников, покрывающих выпуклую оболочку набора точек. Очень эффективный алгоритм параллельных триангуляций Делоне представлен в работе Blelloch et al. [8] Этот алгоритм расширен Клеменсом и Уокингтоном. [9] для параллельной генерации сетки.

Программное обеспечение для параллельного создания сетки

[ редактировать ]

Хотя многие решатели были перенесены на параллельные машины, генераторы сеток остались позади. Тем не менее этап предварительной обработки создания сетки остается узким местом в цикле моделирования. Поэтому необходимость разработки стабильного генератора параллельных 3D-сеток вполне оправдана.

Параллельная версия генератора сетки MeshSim от Simmetrix Inc., [10] доступен как для исследовательских, так и для коммерческих целей. Он включает в себя параллельную реализацию генерации сетки поверхности, объема и пограничного слоя, а также адаптивность параллельной сетки. Алгоритмы, которые он использует, основаны на тех, что указаны в ссылке. [4] и масштабируемы (как в параллельном смысле, так и в том смысле, что дают ускорение по сравнению с последовательной реализацией) и стабильны. Для многоядерных или многопроцессорных систем также существует многопоточная версия этих алгоритмов, доступная в базовом продукте MeshSim. [11]

Еще один генератор параллельных сеток — D3D , [12] был разработан Дэниелом Риплом [13] в Чешском техническом университете в Праге. D3D — это генератор сеток, способный разделять параллельно (или последовательно) 3D-домены на смешанные сетки.

БОКСЕРСетка [14] представляет собой неструктурированный гибридный генератор сетки [15] разработан компанией Cambridge Flow Solutions. [16] Реализованное в виде полностью распараллеленного программного обеспечения с распределенной памятью, оно специально разработано для преодоления традиционных узких мест, ограничивающих инженерное моделирование, обеспечивая расширенное создание сеток на геометриях произвольной сложности и размера. Его масштабируемость была продемонстрирована на очень больших сетках, созданных в кластерах HPC.

Проблемы параллельного создания сетки

[ редактировать ]

Разработка алгоритмической и программной инфраструктуры для коммерческих библиотек последовательного создания сеток занимает значительное время. Более того, открыты улучшения по качеству, скорости и функционалу.закончилось, что усложняет задачу создания передовых кодов параллельной генерации сетки.

Областью, которая дает непосредственные преимущества параллельного создания сетки, является декомпозиция доменов. Проблема DD, как она поставлена ​​в [17] по-прежнему открыт для трехмерной геометрии, и его решение поможет предоставить стабильные и масштабируемые методы, основанные на готовых кодах генерации сетки для Delaunay и Advancing Front Techniques.

Наконец, долгосрочные инвестиции в параллельное создание сеток призваны привлечь внимание математиков открытыми проблемами создания сеток и более широким влиянием на математику.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Никос Крисохоидес, Параллельная генерация сетки, глава численного решения уравнений в частных производных на параллельных компьютерах (под ред. Магнуса Бруасета, Аслака Твейто), Springer-Verlag, стр. 237-259, 2005.
  2. ^ Никос Крисохоидес и Демиан Нейв. Ядро параллельной генерации сетки Делоне . Межд. Дж. Нумер. Мет. англ., 58:161--176, 2003
  3. ^ Лонер, Дж. Камберос и М. Маршал. Параллельная неструктурированная сеткаПоколение. Глава « Неструктурированные научные вычисления на масштабируемых мультипроцессорах» . (Редакторы Пиюш Мехротра и Джоэл Сальц), стр. 31–64, MIT Press, 1990.
  4. ^ Jump up to: а б Х. де Куни и М. Шепард. Параллельное создание объемной сетки с использованием удаления граней и иерархического перераспределения. Комп. Мет. Прил. Мех. англ., 174(3-4):275-298, 1999.
  5. ^ Андрей Черников и Никос Хрисохоидес. Параллельное гарантированное качество. Уточнение плоской сетки Делоне. Одновременная вставка точек. SIAM Journal for Scientific Computing , Vol. 28, № 5, стр. 1907-1926, 2006.
  6. ^ Дж. Галтье и П.Л. Джордж. Предварительное разделение как способ параллельного объединения поддоменов. Специальный симпозиум по тенденциям в создании неструктурированных сеток, стр. 107–122. ASME/ASCE/SES, 1997.
  7. ^ Леонидас Линардакис и Никос Крисохоидес. Метод развязки Делоне для параллельного создания плоской сетки гарантированного качества. SIAM Journal for Scientific Computing , Vol. 27, № 4, стр. 1394-1423, 2006.
  8. ^ GE Blelloch, JC Hardwick, G.~L. Миллер и Д. Талмор, Разработка и реализация практического параллельного алгоритма Делоне, Algorithmica, 24 (1999), стр. 243–269.
  9. ^ Клеменс Кадоу и Ноэль Уокингтон. Разработка алгоритма параллельного построения и уточнения сетки Делоне на основе проекций. В материалах Четвертого симпозиума по тенденциям в создании неструктурированных сеток, 2003 г.
  10. ^ «Параллельный MeshSim» . Архивировано из оригинала 18 февраля 2009 г. Проверено 5 августа 2009 г.
  11. ^ «МешСим» . Архивировано из оригинала 27 сентября 2009 г. Проверено 5 августа 2009 г.
  12. ^ Веб-страница генератора сетки D3D
  13. ^ Веб-страница университета Дэниела Рипла, http://mech.fsv.cvut.cz/~dr/
  14. ^ БОКСЕРМэш
  15. ^ Масштабируемое параллельное создание сетки
  16. ^ Кембриджские решения для потоков
  17. ^ Крисохоидес Н., Обзор методов создания параллельных сеток , Университет Брауна, Провиденс, Род-Айленд, 2005.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b47ef089ebc00cc7d90c08f5bfe28014__1666351980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b4/14/b47ef089ebc00cc7d90c08f5bfe28014.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Parallel mesh generation - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)