Models of parallelization of scientific applications structured in tree: generation of initial estimates using algorithm of subdivision

Autor: Santiago Junior, Robertino Mendes
Přispěvatelé: Anderson Faustino da Silva, Ronaldo Augusto de Lara Gonçalves - UEM, Márcio Augusto de Souza - UEPG
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2012
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
Universidade Estadual de Maringá (UEM)
instacron:UEM
Popis: Parallel computing has been widely used in various fields of knowledge to solve highly complex problems, which typically require high processing time when you solved sequentially. The iterative solution of systems of nonlinear equations is considered one of these problems for a large number of applications, particularly when the system has many dimensions, which justifies their parallelization. The development of models of parallelization for the iterative solution of systems of nonlinear equations based on n-ary trees is the focus of this study, this research is linked to the problem of generation of initial estimates used in computer simulation of reactive distillation columns. We developed four models of parallelization, one after another, with the following model created from improvements in the previous model. The implementation of the parallel model is written in the C programming language, using the MPI library from an enhanced version of the algorithm, which is optimized memory usage, by a more e cient method of programming logic. In experiments conducted in a cluster, we used data from actual cases known in literature and the results prove the correctness of the models implemented. All models have provided advantages over the original application in diferent situations analyzed here, but the results were more significant for the models 03 and 04, when run on the real case of largest size, reaching values close to linear speedup, with peaks of order of 3.94, 7.74 and 13.77 for 4, 8 and 16 nodes, respectively. Computação paralela tem sido muito utilizada em várias áreas de conhecimento para resolver problemas de alta complexidade, os quais normalmente exigem tempo de processamento elevado quando solucionados sequencialmente. A solução iterativa de sistemas de equações não lineares é considerada um desses problemas para um grande número de aplicações, principalmente quando o sistema possui muitas dimensões, o que justifica sua paralelização. O desenvolvimento de modelos de paralelização para a solução iterativa de sistemas de equações não lineares baseadas em árvores n-árias é o foco deste estudo, sendo vinculado nesta pesquisa ao problema da geração de estimativas iniciais utilizado em simulação computacional de colunas de destilação reativa. Foram desenvolvidos 4 modelos de paralelização, um após o outro, sendo o modelo seguinte criado a partir de melhorias no modelo anterior. A implementação dos modelos paralelos foi escrita em linguagem de programação C, fazendo uso da biblioteca MPI, a partir de uma versão melhorada do algoritmo sequencial, em que foi otimizado o uso de memória, por meio de uma metodologia mais eficiente de lógica de programação. Nos experimentos realizados em um cluster, foram utilizados dados de casos reais conhecidos na literatura e os resultados comprovam a corretude dos modelos implementados. Todos os modelos proporcionaram vantagens sobre a aplicação original, em diferentes situações aqui analisadas, mas os resultados foram mais significativos para os modelos 03 e 04, quando executados sobre o caso real de maior tamanho, atingindo valores de speedup próximos ao linear, com picos da ordem de 3.94, 7.74 e 13.77 para 4, 8 e 16 nós, respectivamente. 91 f
Databáze: OpenAIRE
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