Neblokující vstup/výstup pro projekt k-Wave

Abstract

Práce se zabývá implementací neblokujícího vstupně výstupního rozhraní pro projekt k-Wave, jež je navržen pro simulaci šíření ultrazvuku. Hlavní zaměření je na simulace velkých domén, jež kvůli vysokým nárokům na výpočetní výkon musí být spuštěny na superpočítačích a produkují až desítky GB dat během jediného simulačního kroku. V rámci této diplomové práce jsem navrhl a implementoval neblokující rozhraní pro ukládání dat využitím dedikovaných vláken, čímž se umožní překrytí výpočtu simulace s diskovými operacemi za účelem zkrácení doby provádění simulace. V projektu k-Wave se díky tomuto přístupu podařilo dosáhnout zrychlení až 33%, což má za následek mimo jiné také snížení finanční zátěže běhu simulace.

This thesis deals with an implementation of non-blocking I/O interface for the k-Wave project, which is designed for time-domain simulation of ultrasound propagation. Main focus is on large domain simulations that, due to high computing power requirements, must run on supercomputers and produce tens of GB of data in a single simulation step. In this thesis, I have designed and implemented a non-blocking interface for storing data using dedicated threads, which allows to overlap simulation calculations with disk operations in order to speed up the simulation. An acceleration of up to 33% was achieved compared to the current implementation of project k-Wave, which resulted, among other things, also to reduce cost of the simulation.