Culises - Beschleunigte Lösung von Gleichungssystemen auf GPUs
| Das Verhalten von technischen Systemen und Prozessen wird im Ingenieurwesen in der Regel durch Differentialgleichungen beschrieben. Auch in anderen Bereichen, wie z. B. der Medizintechnik und dem Finanz- und Versicherungssektor, werden Vorgänge und Zusammenhänge durch Differentialgleichungen abgebildet. Für eine effiziente Auslegung und Optimierung von derartigen Systemen werden in großem Umfang Computersimulationen eingesetzt. In diesem Zusammenhang werden die Differentialgleichungen in Systeme von linearen Gleichungssystemen überführt, welche anschließend mittels geeigneter numerischer Algorithmen zu lösen sind. Hierbei fallen teilweise immense Rechenaufwände von mehreren 10.000 CPU-Stunden an. Um dennoch akzeptable Durchlaufzeiten für Analysen im Produktenwicklungsprozess zu erreichen, müssen zwangsweise Abstriche beim Detaillierungsgrad des Computermodells des untersuchten realen Systems hingenommen werden. |  |
Um Simulationen im Ingenieurwesen, zum Beispiel in der Fluidmechanik und der Festkörpermechanik, wesentlich zu beschleunigen, sind also möglichst schnelle und effiziente Methoden zur Lösung von Gleichungssystemen zu entwickeln. Enorme Beschleunigungen können durch die Verwendung von GPUs (Graphical Processing Units), welche Berechnungsaufgaben mittels mehrerer hundert Recheneinheiten massiv parallel bearbeiten, erreicht werden.
Culises ist eine Bibliothek iterativer Gleichungslöser, welche das Potential von GPUs bezüglich der äußerst schnellen Ausführung paralleler arithmetischer Operationen in drastisch verkürzte Rechenzeiten umsetzt.
Wesentliche Merkmale von Culises
- Portierung der rechenintensivsten Algorithmen der Simulationstechnik auf GPUs anstelle von gesamten hochkomplexen Softwarepaketen
- Mehrere state-of-the-art Gleichungslöser stehen zur Verfügung
- Einfache (4-byte) oder doppelt genaue (8-byte) Darstellung von Gleitkommazahlen
- Flexible Ausbildung von Schnittstellen zu kundenspezifischer Anwendungssoftware
- Unterstützung von unstrukturierten Rechennetzen
Durch den Einsatz von Culises werden folgende Fortschritte im Rahmen Ihres etablierten Gesamtprozesses möglich
- Beschleunigung rechenintensiver Algorithmen von bestehender Software
- Erhebliche Reduktion von Rechenzeiten
- Ermöglichung höherer Detaillierungsgrade der Simulationsmodelle
- Vermeidung einer erneuten vollständigen Validierung komplexer Softwarepakete
- Keine negativen Auswirkungen bezüglich der Integrität von Gesamtprozessen
Als eine mögliche Anwendung von Culises hat die FluiDyna GmbH eine Schnittstelle für das open source CFD Software Paket OpenFOAM® hergestellt. Wir ermöglichen damit eine signifikante Beschleunigung des Simulationsprozesses. Informieren Sie sich auf diesen Folien über unsere Benchmarks mit 2D- und 3D-Testfällen.
Culises ist eine lizenzpflichtige Bibliothek. Gerne begleiten wir Sie beim Installationsprozess von Culises in Ihrer Simulationsumgebung. Bitte beachten Sie auch unser Angebot einer fertig konfigurierten CFD-Workstation mit OpenFOAM® und Culises.
Für Anfragen zu Lizenzgebühren oder Testmöglichkeiten nutzen Sie bitte unser Kontaktformular.
Eine Übersicht unserer Softwareentwicklungen für den Bereich des High-Performance Computing finden Sie hier.
Release Notes
Version 0.94
- Löser: Jacobi (Smoother, Preconditioner), PCG, PBiCG
- Unterstützung von einfach und doppelt genauen Berechnungen
- Ausführung des iterativen Solvers auf einer GPU des Host Systems
- Schnittstelle zu OpenFOAM®