HICFD – Hocheffiziente Implementierung von CFD-Codes für HPC-Many-Core-Architekturen

Abstract

Bei dem Forschungsprojekt HICFD handelt es sich um ein Verbundprojekt des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Programms „IKT 2020 – Forschung und Innovation“. Das Forschungsprojekt hat zum Ziel, neue Methoden und Werkzeuge zur Analyse und Optimierung des Leistungsvermögens strömungsmechanischer, paralleler Programme auf Hochleistungsrechnern mit Prozessoren mit einer Vielzahl von Kernen zu entwickeln und diese exemplarisch auf die strömungsmechanischen Codes TAU und TRACE des Projektpartners DLR anzuwenden. Die wesentlichen Ziele des Projektes werden in dieser Arbeit vorgestellt. Das Leistungsvermögen strömungsmechanischer, paralleler Programme soll in diesem Projekt durch eine optimale Ausnutzung aller Parallelitätsebenen verbessert werden. Auf der obersten Ebene (MPI) soll eine intelligente Gitteraufteilung den Lastausgleich zwischen den MPI-Prozessen verbessern. Für blockstrukturierte Gitter soll hier ein Multi-Core-kompatibles Partitionierungswerkzeug entwickelt werden. Auf der Ebene der Multi-Core-Architektur sollen exemplarisch für die beiden Strömungslöser TAU und TRACE hochskalierende hybride OpenMP/MPI-Verfahren implementiert werden. Auf Prozessorkern- Ebene soll ein Präprozessor entwickelt werden, der die komfortable Nutzung paralleler SIMD-Einheiten („Single Instruction Multiple Data“) auch für komplexe Anwendungen ermöglicht. Um zu überprüfen, in welchem Umfang die Anwendung des Präprozessors das Leistungsvermögen paralleler Programme beeinflusst, soll die Leistungsanalyse-Software Vampir in Richtung SIMD erweitert werden.