SC²S Colloquium - August 02, 2012

Date:	August 02, 2012
Room:	02.07.023
Time:	3 pm, s.t.

Johannes Heckl: Effiziente Vektorisierung von Simulationen für starre mehrzentrige Molekülmodelle

Molekulardynamiksimulationen sind ein wichtiges Hilfsmittel der Forschung. Simulationen mit vielen komplexen, mehrzentrigen Molekülen erfordern sehr lange Laufzeiten, sodass stets schnellere Implementierungen gesucht werden. Moderne Supercomputer bestehen oft aus vielen Standardprozessoren, die Vektor-Befehlssätze wie SSE und AVX anbieten. Für Molekulardynamiksimulationen, die den Linked-Cell Algorithmus verwenden, ist die Optimierung mittels dieser Instruktionen jedoch schwierig.

Ein kürzlich entwickelter Algorithmus erlaubt die effiziente Vektorisierung der Kraftberechnung in Simulationen mit einzentrigen Molekülmodellen mit Hilfe von Vektorinstruktionen. Die Moleküldaten werden zuerst in eine vektorisierbare Form gebracht. Die so verbesserte Lokalität der Daten und die Verwendung von Vektorinstruktionen ermöglicht nun einen hohen Laufzeitvorteil. Die Erweiterung dieses Algorithmus auf mehrzentrige Moleküle und die Integration in das Simulationsprogramm MarDyn sind Thema dieser Arbeit.

Laufzeitanalysen für einzentrige Molekülmodelle zeigen einen Leistungsvorteil von bis zu 125% gegenüber der ursprünglichen Version von MarDyn auf. Für mehrzentrige Molekülmodelle hingegen kann nur eine geringe Leistungssteigerung erzielt werden. Da die Zentren wie einzentrige Moleküle behandelt werden, werden redundante Abstandsberechnungen durchgeführt, die zu einem Leistungsverlust führen.

Christian Kirst: Optimierung und Erweiterung eines Softwarepakets zur Berechnung von Reduced Basis Lösungen

Oft werden Reduces Basis Methoden zur Lösung von Parametrisierten Partiellen Differentialgleichungen eingesetzt. Das typische Anwendungsszenario sind Echtzeitanwendungen, bei denen oft dieselbe PDE für verschiedene Parameter gelöst werden muss. Reduced Basis Methoden versuchen nicht, die PDE im hochdimensionalen Finite-Elemente-Raum zu lösen, sondern in einem problemabhängigen, niedrig-dimensionalen Unterraum. Dieser Unterraum wird selbst von Finite-Elemente-Lösungen für verschiedene Parameter aufgespannt. Der Fokus dieser Arbeit liegt vor allem auf zeitabhängigen Differentialgleichungen und der Implementierung eines Softwarepakets zur Anwendung von Reduced Basis Methoden.