EU-Projekt PRACE

„Partnership for Advanced Computing in Europe“ - die europäische HPC Forschungs-Infrastruktur.

Das EU-Projekt PRACE („Partnership for Advanced Computing in Europe“) schafft eine gesamteuropäische Forschungsinfrastruktur für High Perfomance Computing (HPC). Zur Durchführung relevanter wissenschaftlicher und industrieller Projekte bietet PRACE Zugang zu sechs HPC-Zentren mit jeweils mehr als einem Petaflop Rechenleistung (Tier-0) sowie zu einer Reihe nationaler Rechenzentren (Tier-1). Darüber hinaus werden zahlreiche Aus- und Weiterbildungsveranstaltungen angeboten.

An der Non-Profit-Organisation PRACE mit Sitz in Brüssel sind zurzeit 25 Teilnehmerstaaten beteiligt. Österreich wird dabei vom RISC Institut der JKU Linz vertreten. Schwerpunkt der eigenen Arbeiten ist die Weiterentwicklung naturwissenschaftlicher Simulationssysteme in Bezug auf parallele Skalierbarkeit.
Hier kann RISC auf zwei besonders präsentable Ergebnisse verweisen:
 
Aeronautik: Gekoppelte Fluid-Struktur- Simulationen
Ständig wachsende Anforderungen an moderne Flugzeugdesigns bezüglich Gewicht, Energieeffizienz, Lärmemission und Sicherheit erfordern hochspezialisierte und immer rechenintensivere Simulationsverfahren zur Analyse von Strömungsdynamik (CFD) und Strukturmechanik (CSM). Der aktuelle Stand der Technik erlaubt zumeist nur eine getrennte Analyse der einzelnen Disziplinen: Für CFD-Berechnungen wird eine unverformbare Flugzeuggeometrie angenommen und für CSM-Berechnungen werden die auf das Flugzeug wirkenden Luftkräfte fest vorgegeben.

Aufbauend auf die weitverbreitete Open-Source CFD-Plattform OpenFOAM entwickelte RISC einen Prototyp zur gekoppelten CFD/CSM-Simulation eines hochdetaillierten Flugzeugmodells. Als bemerkenswertes Nebenprodukt der Arbeiten konnte ein wesentliches Skalierbarkeitsproblem in der Basisfunktionalität von OpenFOAM aufgedeckt und behoben werden. Die durchgeführten Verbesserungen kommen einerseits der gesamten OpenFOAM-Community zugute, anderseits konnte die Skalierbarkeit des implementierten Prototyps bezüglich eines Modells von industrierelevanter Größenordnung von 512 auf 4096 parallele Prozesse gesteigert werden.

Astrophysik: Simulation von Plasmaprozessen
Im Rahmen von „PRACE Preparatory Access“ unterstützte RISC ein Forscherteam der Universität Leuven (Belgien) bei der Weiterentwicklung und Optimierung eines Simulationssystems für Plasmaprozesse in der Heliosphäre. Realistische Simulationen der elektromagnetischen Interaktionen in Partikelströmen mit sehr großer Teilchenanzahl erfordern beträchtlichen Rechenaufwand. Typischerweise werden derartige Simulationen von mehreren tausend parallelen Prozessen innerhalb mehrerer Stunden berechnet.

Durch detaillierte Untersuchung des bestehenden Simulationssystems mit spezialisierten Performance-Analyse-Tools konnte RISC großes Optimierungspotential aufdecken. In Zusammenarbeit mit der Universität Leuven konnte die Effizienz des Systems verzehnfacht werden, wodurch bei gleichem Ressourceneinsatz nun wesentlich anspruchsvollere Simulationen möglich sind. Aufgrund des Open-Source-Charakters der Software profitieren von den umgesetzten Verbesserungen Forscher aus aller Welt.

Die Implementierungsphase PRACE erhält Fördermittel aus dem 8. EU-Forschungsrahmenprogramm Horizon 2020 (PRACE-4IP, 2015-2017, 653838).
Weitere Informationen unter www.prace-ri.eu 
 
 


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