Title:

Möglichkeiten der Parallelisierung einer transaktionsorientierten Simulationsmethode durch Message Passing in einer interaktiven Softwareumgebung.

Description:  Die wachsende Komplexität heutiger Simulationen führt aber auch auf modernen Computersystemen zu langen Laufzeiten...
Author:Gerald Krafft
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deutsch
  
ISBN: 0132826453   ISBN: 0132826453   ISBN: 0132826453   ISBN: 0132826453 
 
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Diplomarbeit

 

Thema: 

Möglichkeiten der Parallelisierung einer transaktionsorientierten Simulationsmethode durch Message Passing in einer interaktiven Softwareumgebung

   

Problemstellung:

Ein wichtiges Einsatzgebiet für Computer ist die Simulation. Sie erlaubt es, Aussagen über das dynamische Verhalten von wirklichen oder gedachten Systemen zu machen. Die wachsende Komplexität heutiger Simulationen führt aber auch auf modernen Computersystemen zu langen Laufzeiten. Eine kostengünstige Lösung dieses Problems ist die Verteilung der Simulation in einem Netzwerk-Cluster. Für die parallele Programmierung in Netzwerk-Clustern werden Message-Passing-Systeme, wie z.B. PVM eingesetzt.
Die interaktive Softwareumgebung Matlab eignet sich zum schnellen Prototyping. Unter Nutzung einer vorhandenen Message-Passing-Toolbox lassen sich Konzepte der verteilten Simulation hervorragend mit Matlab umsetzen und für komplexere Experimente und Optimierungen nutzen.
In dieser Arbeit werden Aspekte der parallelen Programmierung angeschnitten und Möglichkeiten der Parallelisierung von Simulationen beschrieben. Die daraus resultierenden Erkenntnisse werden auf die transaktionsorientierte Simulationen angewendet und ein ausgewählter Lösungsweg in dem Prototyp eines verteilten Simulators umgesetzt.
 

Möglichkeiten der Parallelisierung von Simulationen

  •  
Parallelisierung auf Experimentebene: Hier werden verschiedene unabhängige Simulationsläufe parallel auf mehreren Prozessoren oder Rechnern ausgeführt.
  •  
Parallelisierung von Hilfsfunktionen: Bei dieser Möglichkeit werden Hilfsfunktionen des Simulators, wie z.B. die Zufallszahlengenerierung parallel auf anderen Prozessoren ausgeführt.
  •  
Parallelisierung auf Modellebene: Dieser Ansatz ermöglicht die Beschleunigung einzelner Simulationsläufe durch die Einteilung des Modells in Teilmodelle und deren parallele Bearbeitung. Voraussetzung für diesen Ansatz ist die geeignete Partitionierung des Modells, das richtige Synchronisationsverfahren sowie das Mapping.
 

Synchronisationsverfahren

Die Synchronisationsverfahren lassen sich in die drei grundlegenden Klassen der konservativen, der optimistischen und der hybriden Verfahren einteilen. Konservative Verfahren halten bei der Abarbeitung der Ereignisse die Kausalordnung strikt ein, indem nur garantierte Ereignisse ausgeführt werden. Optimistische Verfahren lassen eine Verletzung der Kausalordnung erst einmal zu, um sie gegebenenfalls durch Zurücksetzen auf einen früheren Zustand und erneutes Ausführen der Ereignisse zu korrigieren. Hybride Verfahren vereinigen konservative und optimistische Konzepte, um Vorteile von beiden zu nutzen.
 

Anforderungen an das Synchronisationsverfahren

Die Aufgabenstellung führt zu folgenden Anforderungen an ein mögliches Synchronisationsverfahren:
  • Anwendbarkeit auf transaktionsorientierte Simulationen
  • relativ geringer Kommunikationsbedarf im Vergleich zum Rechenbedarf
  • möglichst einfacher Kommunikationsablauf
 
  
An Introduction to Design Patterns in C++ with Qt (Prentice Hall Open Source Software Development)
Siehe auch:
C++ GUI Programming with Qt4 (Prentice Hall Open …
Advanced Qt Programming: Creating Great Software …
Foundations of Qt Development (Expert's …
C++11 programmieren: 60 Techniken für guten …
C++11 aktuell zum neuen Standard C++Ox: Der …
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