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TU Berlin

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Thema:
Unterstützung verteilter Simulationen auf Shared-Memory-Systemen
Bearbeiter:
Thomas Zecha
Aufgabenstellung:
Simulationen werden immer dann eingesetzt, wenn es zu teuer, zu aufwändig oder zu gefährlich ist, den zu untersuchenden Gegenstand oder Algorithmus in der Realität zu studeren. Damit Simulationen trotz einer geeigneten Modellierung Rückschlüsse auf den zu untersuchenden Gegenstand zulassen, ist eine genügende Abbildung der Realität notwendig. Um den hieraus resultierenden erheblichen Aufwand zu reduzieren werden verschiedene Ansätze verfolgt. So finden gerade im Bereich von technischen Simulationen diskrete Ereignissimulationen Anwendung, die sich dadurch auszeichnen, dass nicht zu jedem Zeitpunkt der Simulation der Zustand des Systems berechnet wird, sondern die Zustandsberechnung nur als Reaktion auf auftretende Ereignisse erfolgt. So wird der Aufwand, den die Simulation verursacht, bis zu einem Maße reduziert, das durch die Anzahl der Ereignisse bestimmt wird. Da jedoch auch Simulationen in diesem Bereich meist noch sehr zeitintensiv sind, fallen auch diese Art von Simulationen in den Bereich des Höchstleistungsrechnens. Im Bereich des Höchstleistungsrechnens nehmen Cluster-Systeme einen immer stärker werdenden Stellenwert ein. Hier werden Standard-Komponenten eingesetzt, wie sie in Workstations oder PCs zu finden sind, und mit einem schnellen und meist dedizierten Verbindungsnetzwerk gekoppelt. Durch die Nutzung von verhältnismäßig kostengünstigen Komponenten für die einzelnen Rechenknoten ist es möglich, eine Leistung des gesamten Systems zu erreichen, die sonst nur mit aufwändigen und extrem kostenintensiven Großrechnern erreicht worden sind. Aus den Unterschieden zu Großrechnern ergeben sich jedoch Eigenschaften, die insbesondere das Zusammenspiel von Anwendung und System betreffen. So ist für die Bearbeitung der einzelnen Anwendungen auf einem solchen Cluster-System auf Grund der notwendigen Kommunikation der einzelnen Anwendungsteile besonderes Augenmerk auf das Verbindungsnetzwerk und die für die Anwendung notwendigen Kommunikations­primitiven zu legen. Ausgehend von dem am Fachgebiet installierten Cluster-System mit einem Verbindungsnetzwerk, dass verteilten gemeinsamen Speicher (DSM) in Hardware realisiert, war in der Diplomarbeit zu untersuchen, wie die Möglichkeiten der speziellen Eigenschaften des verteilten gemeinsamen Speichers mittels SCI genutzt werden können, um verteilte, parallele Simulationen auf einem solchen Cluster-System performant zu unterstützen.

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