Parallele Implementierung und Analyse eines expliziten Adams-Verfahrens

Parallel Implementation and Analysis of an Explicit Adams Method

Das Adams-Bashforth-Verfahren ist ein numerisches Verfahren zur Lösung von gewöhnlichen Differentialgleichungen. In dieser Arbeit werden mehrere Implementierungsvarianten des Adams- Bashforth-Verfahrens vorgestellt, verglichen und analysiert. Zunächst arbeiten die Implementierungen sequentiell. Später werden die sequentiellen Implementierungen für den Einsatz auf einem Parallelrechner erweitert. Dabei wird besonderen Wert auf die Ausnutzung der Speicherhierarchie durch eine geschickte OrganisatiDas Adams-Bashforth-Verfahren ist ein numerisches Verfahren zur Lösung von gewöhnlichen Differentialgleichungen. In dieser Arbeit werden mehrere Implementierungsvarianten des Adams- Bashforth-Verfahrens vorgestellt, verglichen und analysiert. Zunächst arbeiten die Implementierungen sequentiell. Später werden die sequentiellen Implementierungen für den Einsatz auf einem Parallelrechner erweitert. Dabei wird besonderen Wert auf die Ausnutzung der Speicherhierarchie durch eine geschickte Organisation der Berechnungsreihenfolge gelegt. Außerdem wird bei der Synchronisation darauf geachtet, dass die Implementierungen auf Mehrkernprozessoren mit einer Shared-Memory- Architektur gut skalieren. Ziel ist die Ausführungszeit des Adams-Bashforth-Verfahrens zu minimieren.show moreshow less
Adams-Bashforth methods are a class of numerical methods for the solution of ordinary differential equations. In this thesis, several implementation variants of Adams-Bashforth methods are presented, compared, and analyzed. At first, sequential implementations are considered. Then, the sequential implementations are extended for execution on parallel computer systems. Special attention is payed to the exploitation of the memory hierarchy by a sophisticated organization of the computation order. Adams-Bashforth methods are a class of numerical methods for the solution of ordinary differential equations. In this thesis, several implementation variants of Adams-Bashforth methods are presented, compared, and analyzed. At first, sequential implementations are considered. Then, the sequential implementations are extended for execution on parallel computer systems. Special attention is payed to the exploitation of the memory hierarchy by a sophisticated organization of the computation order. In addition, synchronization operations are organized such that the implementations scale efficiently on multi-core processors with a shared-memory architecture. The aim of this thesis is to minimize the execution time of Adams-Bashforth methods.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Informatik
Author: Konrad Ley
Year of Completion:2010
Series (Volume number)Bayreuth Reports on Parallel and Distributed Systems (2)
SWD-Keyword:Gewöhnliche Differentialgleichung; Lokalität <Informatik>; Mehrschrittverfahren; Parallelverarbeitung
Tag:Locality; Multi-step Method; Ordinary Differential Equation; Parallel Computing
Dewey Decimal Classification:004 Datenverarbeitung; Informatik
CCS-Classification:Initial value problems
Multistep and multivalue methods (REVISED)
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-7509
Document Type:Bachelor Thesis
Language:German
Date of Publication (online):21.12.2010