Palladio for Designing of Parallel Algorithms in Materials Science

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Ausschreibung (Liste aller Ausschreibungen)
1cc1cd8bb6.png Typ Masterarbeit
Aushang Materialwissenschaften.pdf
Betreuer Wenden Sie sich bei Interesse oder Fragen bitte an:

Angelika Kaplan (E-Mail: angelika.kaplan@kit.edu, Telefon: +49-721-608-4-6965)

Motivation

Der Software-Architektur-Simulator "Palladio" unterstützt Software-Entwickler, indem er die Auswirkungen von architekturellen Entwurfsentscheidungen auf die Performanz vorhersagt, ohne, dass die Software implementiert werden muss. In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie die Modellierungssprache und der Simulator erweitert werden müssten, um auch die Auswirkungen bestimmter algorithmischer Entwurfsentscheidungen der Parallelisierung vorherzusagen. Diese modellbasierten Vorhersagen würden es erlauben, leichtgewichtig verschiedene Entwurfsalternativen zu bewerten, ohne sie kostenintensiv zu implementieren, zu installieren und beim Ablaufen auszumessen. Gerade bei rechenintensiven Anwendungen kann man von einer deutlichen Steigerung der Entwicklungseffizienz ausgehen.

Als exemplarisches Anwendungsgebiet wird die algorithmische Parallelisierung von Software zur Simulation mechanischer Eigenschaften polykristalliner Materialien untersucht. Es ist eine materialwissenschaftliche Herausforderung, die Methode der diskreten Versetzungen für die Simulation der Verformung eines einzelnen Kristalls mit der finiten Element Methode zu kombinieren, um die Verformung eines Polykristalls effizient zu simulieren. Algorithmisch stellt sich hier die Frage, mit welchen Parallelisierungsmechanismen und Kommunikationsmechanismen die Teilsimulationen zur Simulation eines einzelnen Kristalls effizient unter guter Ausnutzung der vorhandenen Rechenressourcen gekoppelt werden können.

Aufgabenstellung

Im Rahmen der Masterarbeit sollen exemplarisch in diesem engen Bereich algorithmischer Fragestellungen mögliche Freiheitsgrade identifiziert werden und manuelle Performanz-Abschätzungen für Alternativen erstellt werden. Dies dient zum einen der Weiterentwicklung der Simulationssoftware, zum anderen ist es die Grundlage für die Erweiterung von Palladio zur Unterstützung algorithmischer Entwurfsentscheidungen.

Die Arbeit wird gemeinsam am Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD, Prof. Reussner), Fakultät für Informatik, und am Institut für Angewandte Materialien - Computational Materials Science (IAM-CMS, Prof. Gumbsch), Fakultät für Maschinenbau betreut.