Paralelizace ultrazvukových simulací s využitím lokální Fourierovy dekompozice
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Tato práce přináší návrh nové metody pro distribuovaný výpočet 3D Fourierovy transformace s využitím lokální 3D dekompozice domény, popis její implementace a srovnání s dosud běžně používanou metodou globální 1D dekompozice domény. Nová metoda byla navržena, implementována a testována především pro budoucí použití v simulačním programu k-Wave, ale nic nebrání jejímu použití v jiných aplikacích. Implementace prokázala svoji efektivitu na superpočítači Anselm při testování na až 2048 jádrech, kde je až 3krát rychlejší než globální 1D dekompozice za cenu nepřesnosti výpočtu v řádu 10-5, neboť se podařilo významně snížit režii výpočtu v podobě komunikace mezi procesy. Na konci práce je diskutováno, jak lze s metodou výpočtu Fourierovy transformace využívající lokální dekompozici domén dosáhnout co nejlepších výsledků z hlediska přesnosti i rychlosti výpočtu, zároveň jsou zmíněny i její limity.
This document introduces a brand new method of the 1D, 2D and 3D decomposition with the use of local Fourier basis, its implementation and comparison with the currently used global 1D domain decomposition. The new method was designed, implemented and tested primarily for future use in the simulation software called The k-Wave toolbox, but it can be applied in many other spectral methods. Compared to the global 1D domain decomposition, the Local Fourier decomposition is up to 3 times faster and more efficient thanks to lower inter-process communication, however it is a little inaccurate. The final part of the thesis discusses the limitations of the new method and also introduces best practices to use 3D Local Fourier decomposition to achieve both more speed and accuracy.
This document introduces a brand new method of the 1D, 2D and 3D decomposition with the use of local Fourier basis, its implementation and comparison with the currently used global 1D domain decomposition. The new method was designed, implemented and tested primarily for future use in the simulation software called The k-Wave toolbox, but it can be applied in many other spectral methods. Compared to the global 1D domain decomposition, the Local Fourier decomposition is up to 3 times faster and more efficient thanks to lower inter-process communication, however it is a little inaccurate. The final part of the thesis discusses the limitations of the new method and also introduces best practices to use 3D Local Fourier decomposition to achieve both more speed and accuracy.
Description
Keywords
Fourierova transformace, lokální dekompozice, globální dekompozice, superpočítač, Anselm, OpenMP, MPI, pseudospektrální metoda, simulace, paralelní implementace, k-Wave toolbox, Fourier transform, local decomposition, global decomposition, supercomputer, Anselm, OpenMP, MPI, pseudo-spectral method, simulation, parallel implementation, k-Wave toolbox
Citation
DOHNAL, M. Paralelizace ultrazvukových simulací s využitím lokální Fourierovy dekompozice [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2015.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Počítačové a vestavěné systémy
Comittee
doc. Ing. Zdeněk Kotásek, CSc. (předseda)
doc. Dr. Ing. Otto Fučík (místopředseda)
prof. Ing. Jan Holub, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Kořenek, Ph.D. (člen)
RNDr. Marek Rychlý, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2015-06-19
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm " B ". Otázky u obhajoby: Vysvětlete, jakým způsobem lokální Fourierova dekompozice funguje, zejména jak se vypořádává s faktem, že Fourierova báze obsahuje pouze atomy s nekompaktním nosičem. Lze v případě globální dekompozice využít hybridní dekompozice? Jaká by byla efektivita ve srovnání s lokální Fourierovou dekompozicí?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení