Parallele Programmierung, Algorithmen und Methoden

Simulation komplexer Geometrien © TUD, Inst. f. Sientific Computing Simulation komplexer Geometrien © TUD, Inst. f. Sientific Computing
Simulation komplexer Geometrien

© TUD, Inst. f. Sientific Computing

Das ZIH beteiligt sich aktiv an der Forschung zu parallelen Programmiermodellen für das Hochleistungsrechnen (High Performance Computing, HPC), an deren Standardisierung und an deren Implementierung und trägt damit zu einer wesentlichen Grundlage für die Nutzung von Hochleistungsrechnern für wissenschaftliche und ingenieurtechnische Anwendungsbereiche bei. Gleichzeitig arbeitet das ZIH mit Nutzern aus verschiedensten Disziplinen des Hochleistungsrechnens zusammen, um parallele Algorithmen für konkrete Anwendungsszenarien zu entwickeln und in skalierbarer Weise mit den passenden Programmiersprachen und Parallelisierungsmodellen umzusetzen.

Die parallele Programmierung in HPC ist seit vielen Jahren dominiert vom Message Passing Interface (MPI). Daneben gibt es eine Reihe etablierter sowie neuer Parallelisierungsmodelle, die in Kombination mit MPI genutzt werden können oder sich als Alternaitve zu MPI sehen. Eine wichtige Gruppe von Modellen zielt auf die Shared-Memory (SMP) Parallelisierung mittels Multi-Threading und Tasking, z.B. OpenMP, OpenACC aber auch PThreads. Eine andere vielversprechende Gruppe folgt dem Partitionend Global Address Space (PGAS) Ansatz, um die unterschiedlichen Ansätze für SMP-Programmierung und verteilter Programmierung zu vereinigen, z.B. CoArray-Fortran (CoF), OpenShmem oder GASPI. Schließlich gibt es spezielle Programmiermodelle für die Nutzung von Beschleunigern, um deren eingebaute Parallelität zu nutzen, z.B. für GPGPUs (General Purpose Graphics Processing Units) mittels Nvidia CUDA oder OpenCL.

Das Hochleistungsrechnen bietet für eine Vielzahl wissenschaftlicher und ingenieurtechnischer Disziplinen ein großes Potential, das jedoch nur ausgeschöpft werden kann, wenn die Kenntnisse aus den Anwendungsbereichen mit geeigneten Algorithmen sowie passenden Parallelisieruns- und Implementierungs-Methoden kombiniert werden. Um dies zu erreichen, arbeitet das ZIH mit Anwendungswissenschaftlern in gemeinsamen Projekten an der effizienten und skalierbaren Umsetzung paralleler Anwendungen für Hochleistungsrechner.

Aktuelle Projekte zu parallelen Programmiermodellen

  • cfAED: Center For Advancing Electronics Dresden
  • PARADOM - Parallele Algorithmische Differentiation in OpenModelica für energietechnische Simulationen und Optimierungen
  • IPCC: Intel® Parallel Computing Center TU Dresden
  • DASH: Hierarchical Arrays for Efficient and Productive Data-Intensive Exascale Computing
  • ScaFES: Scalable Framework for Explicit Solvers
  • Standardisierung von OpenMP und OpenACC
  • GCOE: Dresden GPU Center of Excellence

Aktuelle Projekte zu Algorithmen und Methoden

  • GlioMathDD
  • Array as Value
  • HPC-OM: HPC-OpenModelica für Multiskalen-Simulationen technischer Systeme
Abgeschlossene Projekte
Kontakt
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Dr. Ulf Markwardt

Organisationsname

Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH)

Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH)

Adresse work

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Willers-Bau, Raum A 117 Zellescher Weg 12

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Letzte Änderung: 18.11.2016