Opracowanie wydajnego frameworku do metody automatów komórkowych z wykorzystaniem obliczeń równoległych i rozproszonych

• Autorzy: Rafał Gołąb , Łukasz Madej

Warianty tytułu

Development of Effective Framework Dedicated to Cellular Automata Method with Parallel and Distributed Computation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

W ostatnich latach powstało bardzo dużo modeli do przewidywania rozwoju mikrostruktury w materiałach metalicznych podczas przeróbki plastycznej, bazujących na metodzie automatów komórkowych. Rozwój modeli materiałów jest nierozerwalnie związany ze wzrostem wydajności obliczeniowej współczesnych komputerów, w szczególności w zakresie nowoczesnych architektur równoległych i rozproszonych. To pociąga za sobą zapotrzebowanie przemysłu na coraz wydajniejsze i dokładniejsze modele rozwoju mikrostruktury. Równocześnie ze względu na duży stopień złożoności numerycznej takich modeli konieczne jest opracowanie uniwersalnego i efektywnego narzędzia wspomagającego tworzenie bardzo skomplikowanych modeli i dającego jednocześnie możliwość ich testowania. W niniejszym artykule przedstawiono jedno z możliwych rozwiązań, jakim jest framework dedykowany do obliczeń przy użyciu metody automatów komórkowych na komputerach z pamięcią wspólną i rozproszoną. Przedstawione rozwiązanie oparto na technologii C++ i bibliotece przesyłania komunikatów MPI (Message Passing Interface). Główny nacisk podczas pracy położono na opracowanie metodologii podziału przestrzeni automatów komórkowych na architektury równoległe i rozproszone w celu pełnego wykorzystania mocy obliczeniowej dostępnych komputerów. (abstrakt oryginalny)

EN

In recent years, a lot of models based on the cellular automata method were developed to predict the microstructure evolution in material during metal forming operations. Development of material models is inextricably linked with increased computational performance of modern computers, particularly in the area of parallel and distributed architectures. This entails with the industry's demand for more efficient and more accurate models of microstructure evolution. At the same time due to the high degree of numerical complexity of such models it is necessary to develop a universal and effective tool to support the creation of those complex models. One possible solution to this problem that is investigated within the present work is a framework dedicated to calculations using the method of cellular automata on computers with shared memory and distributed memory. The solution is based on C++ technology and message-passing library MPI (Message Passing Interface). The main emphasis was put in the present work on development of a methodology for dividing the space of cellular automata on parallel and distributed architectures to fully use the computing power of available computers.(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Oprogramowanie; Informatyka; Systemy informatyczne

EN

Software; Information science; Computer system

• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego. Studia Informatica
• Rocznik: 2012
• Numer: nr 31 Informatyka stosowana wybrane metody i problemy
• Strony: 57--70

Twórcy

autor

Rafał Gołąb

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

autor

Łukasz Madej

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Bibliografia

• Das S., Palmiere E.J., Howard I.C., CAFE: a tool for modelling thermomechanical processes, Proc. Thermomech. Processing: Mechanics, Microstructure & Control, red. E.J. Palmiere, M. Mahfouf, C. Pinna, Sheffield 2002.
• Davies C.H.J., Growth of nuclei in a cellular automaton simulation of recrystalization, "Scripta Materialia", 36, 1997.
• Gawąd J., Pietrzyk M., Application of CAFE coupled model to description of microstructure development during dynamic recrystallization, "Archives of Metallurgy and Materials", 52, 2007.
• Madej Ł., Hodgson P.D., Pietrzyk M., Development of the multi-scale analysis model to simulate strain localization occurring during material processing, "Archives of Computational Methods in Engineering", 16, 2009.
• Rauch Ł., Madej Ł., Spytkowski P., Development of the cellular automata framework for modelling of material microstructures, CMS'09 Computer Method and Systems, Kraków 2009.
• Von Neumann J., Theory of self reproducing automata, red. A.W. Bamk, University of Illinois, Urbana 1966.
• Wolfram S., Statistical mechanics of cellular automata, "Reviews of Modern Physics", 55, 1983.