State-Time Approach for Analysis and Simulation of Complex Multicomponent Systems Using Future Massively Parallel Computing Systems

使用未来大规模并行计算系统分析和模拟复杂多组件系统的状态时间方法

基本信息

  • 批准号:
    0219734
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.49万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2003-01-01 至 2007-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Kurt S. AndersonDepartment of Mechanical, Aerospace and Nuclear EngineeringRensselaer Polytechnic InstituteNSF Proposal No. 0219734State-Time Approach for Analysis and Simulation of Complex Multicomponent Systems Using Future Massively Parallel Computing ResourcesThe principal objectives of this work are to research state-time methods for performing analysis, simulation, and optimization of complex dynamic systems. The goal is to produce dynamic systems analysis formulations which will be able to more effectively and fully exploit anticipated massively parallel computing resources (i.e. 106 processors). The proposed space-time formulation permits the treatment of time within the equations of motion as a generalized coordinate. This permits the problem of performing the computer simulation, and associated analysis to be parallelized over both space and time, resulting in a far greater level of coarse grain parallelization with an associated decrease in simulation turnaround time. This significant increase arises from the fact that the most advanced of today's parallel dynamics analysis algorithms are sequential in time. Thus parallelization over the domain of the system using currently promoted methods is only beneficial when using a surprisingly limited number of processors, even if many are available. Parallelizing over both space and time results in a drastic increase in the number of coarse grain calculations that may be distributed over the available processors. By forming the equations and solving them in the proposed state-time manner, the level of required sequential calculation relative that which may be performed in parallel is reduced by a factor approximately equal to the number of temporal integration steps (often 105) which would have been performed using current approaches. The proposed method, if successful, will allow the use of more detailed models, for more complex systems, with results obtained at a small fraction of the time required using current formulations.
Kurt S. Anderson机械、航空航天和核工程系伦斯勒理工学院NSF提案编号0219734使用未来大规模并行计算资源分析和模拟复杂多组件系统的状态时间方法这项工作的主要目标是研究执行分析的状态时间方法,复杂动态系统的仿真和优化。目标是生成动态系统分析公式,能够更有效、更充分地利用预期的大规模并行计算资源(即 106 个处理器)。所提出的时空公式允许将运动方程中的时间视为广义坐标。这允许执行计算机模拟和相关分析的问题在空间和时间上并行化,从而导致更高水平的粗粒度并行化,并相应减少模拟周转时间。这种显着的增长源于当今最先进的并行动力学分析算法在时间上是连续的。因此,使用当前推广的方法在系统域上的并行化只有在使用数量惊人地有限的处理器时才有益,即使有许多可用的处理器。空间和时间上的并行化会导致分布在可用处理器上的粗粒度计算数量急剧增加。通过形成方程并以所提出的状态时间方式求解它们,所需的顺序计算相对于并行执行的计算水平减少了大约等于时间积分步骤数(通常为 105)的因子,这将有已使用当前方法进行。所提出的方法如果成功,将允许对更复杂的系统使用更详细的模型,并且只需使用当前公式所需时间的一小部分即可获得结果。

项目成果

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