Programmiermodelle und High-Performance Computing für Many-Core Architekturen in der numerischen Simulation

该基本项目是一个数学、科学研究和计算机图形学的交叉学科，它的方法、技术和手段都是由各种研究综合而成的，我们可以用统一的公式和韦尔登的方法来解决。这一工程项目是新的仿真技术的开发、分析和实现，是基于现代数学方法（有限元/差分算法、Mehrgitterlöser/Gebietszerlegung、自适应Gitteranpassung）的，也是基于数据库的建筑（图形/ GPU、PPU、Gell Prozessoren）的最新研究成果。基于有限元程序包FEAST的并行开发，采用特定层次的数据和矩阵结构，可以有效地解决韦尔登中的问题。Während FEAST für die hierarchische Aufteilung der globalen Probleme in lokale Teilprobleme und das Zusammenführen der Teilgebietslösungen zu einer hochgenauen globalen Lösun verantwortlich ist und dabei alle Vorteile von heutigen Programmiersprachen，parallelen Softwarekonzepten und modernen Prozessoren（CPU）ausnutzt，sollen datenstrombasierte Prozessoren als spezielle numerische Co-Prozessoren verwendet韦尔登.这是一个基于数字线性代数的通用计算，它是一个高性能的差分算法，可以在韦尔登中实现，它可以通过高性能的数字计算效率和高性能的GFLOP/s lösen können的Rechenleistung来解决。我们的研究韦尔登主要是针对一般性、效率、可扩展性和鲁棒性以及数学方面的问题，如软件基础技术和所有基于数据的体系结构。

Dieses Grundlagenprojekt ist interdisziplinär zwischen Numerischer Mathematik, Wissenschaftlichem Rechnen und Computergrafik angesiedelt, wobei Methoden, Techniken und Algorithmen aus allen Forschungsgebieten kombiniert, wechselseitig umformuliert und erweitert werden sollen. Ziel der beantragten Projektarbeiten ist die Entwicklung, Analyse und Realisierung von neuen Simulationstechniken, die auf modernen mathematischen Methoden basieren (Finite Elemente/ Differenzen Diskretisierungen, Mehrgitterlöser/Gebietszerlegung, adaptive Gitteranpassung) und die gleichzeitig die sehr hohe Rechenleistung von datenstrombasierten Architekturen (Grafikkarten/ GPU, PPU, Gell Prozessoren) ausnutzen können. Basierend auf den Entwicklungsarbeiten zum (parallelen) FEM-Programmpaket FEAST mit speziellen hierarchischen Daten- und Matrixstrukturen sollen datenstrombasierte Architekturen zur effizienten Lösung von Teilproblemen verwendet werden. Während FEAST für die hierarchische Aufteilung der globalen Probleme in lokale Teilprobleme und das Zusammenführen der Teilgebietslösungen zu einer hochgenauen globalen Lösung verantwortlich ist und dabei alle Vorteile von heutigen Programmiersprachen, parallelen Softwarekonzepten und modernen Prozessoren (CPU) ausnutzt, sollen datenstrombasierte Prozessoren als spezielle numerische Co-Prozessoren verwendet werden. Ähnlich zu bereits erfolgreichen GPGPU-Aktivitäten ( general purpose computation using graphics hardware ) sollen Basiskomponenten der Numerischen Linearen Algebra, insbesondere hocheffiziente Mehrgitterlöser für Partielle Differentialgleichungen, entwickelt und in Bibliotheken realisiert werden, die entsprechende Teilprobleme mit sehr hoher numerischer Effizienz und gleichzeitig einer Rechenleistung von mehreren GFLOP/s lösen können. Unsere Forschungsarbeiten werden sich dabei vor allem auf die Aspekte Genauigkeit, Effizienz, Flexibilität und Robustheit konzentrieren und erfordern sowohl mathematische wie auch softwaretechnische Grundlagenarbeiten auf allgemeinen datenstrombasierten Architekturen.