Skalierbare, rekursiv konfigurierbare, massiv-parallele FEM-Mehrgitterlöser für heterogene Rechnerarchitekturen

• Antragsteller: Professor Dr. Dominik Göddeke; Professor Dr. Stefan Turek
• Fachliche Zuordnung: Mathematik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243173035

In diesem Gemeinschaftsantrag werden numerische Methoden für massiv-parallele Mehrgitterverfahren für Finite Elemente Diskretisierungen variabler Ordnung untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt liegt hierbei auf Techniken, die Robustheit und eine gleichmäßige Skalierbarkeit auf modernen heterogenen Rechnerarchitekturen erlauben, d. h. insbesondere auf hybriden Systemen aus konventionellen CPU-artigen Prozessoren kombiniert mit Durchsatz-optimierten Beschleunigertechnologien wie Grafikprozessoren (GPUs). Das Ziel der gleichmäßigen Skalierbarkeit ist hierbei sehr anspruchsvoll und umfasst die Aspekte der numerischen Skalierbarkeit (Konvergenzraten unabhängig von Problem-größe und Partitionierung), die Minimierung oder gar Vermeidung sequentieller Komponenten auf allen Parallelitätsebenen hybrider Systeme, die gleichmäßige Auslastung aller Rechenressourcen und die numerisch stabile und robuste asynchrone und fehlertolerante parallele Ausführung. Darüber hinaus werden neue numerische Methoden simultan mit passenden Implementierungstechniken entwickelt und analysiert (Hardware-orientierte Numerik), um für ein breites Anwendungsfeld innerhalb der Strömungsmechanik gleichermaßen numerisch, parallel als auch Hardware-effiziente Diskretisierungs- und Lösungsverfahren bereitzustellen. Die gemeinsamen Arbeiten fließen sowohl in eigenständige breit nutzbare Bibliotheken als auch vor allem in die gemeinsame FEAST Software ein, die in den letzten Jahren intensiv weiterentwickelt wurde, so dass eine numerisch robuste, skalierbare und re-kursiv konfigurierbare Methodik für massiv-parallele Mehrgitterverfahren auf heterogenen Rechnerar-chitekturen realisiert und analysiert werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen