Registro:
| Documento: | Tesis de Grado |
| Título: | Simulación numérica de sistemas complejos en una máquina paralela Beowulf : transporte iónico en deposición electroquímica |
| Autor: | Arias, Eduardo |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la web: | 2025-06-12 |
| Fecha de defensa: | 2001 |
| Fecha en portada: | 2001 |
| Grado Obtenido: | Grado |
| Título Obtenido: | Licenciado en Ciencias de la Computación |
| Departamento Docente: | Departamento de Computación |
| Director: | Marshall, Guillermo Ricardo |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000795_Arias |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/seminario/seminario_nCOM000795_Arias.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/seminario/document/seminario_nCOM000795_Arias |
| Ubicación: | Dep.COM 000795 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Arias, Eduardo. (2001). Simulación numérica de sistemas complejos en una máquina paralela Beowulf : transporte iónico en deposición electroquímica. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000795_Arias |
Resumen:
La simulación numérica de sistemas complejos, donde coexisten una amplia variedad de escalas, requiere gran capacidad de cálculo para el tratamiento de grandes volúmenes de información, sólo disponible hasta hace poco tiempo en supercomputadoras. Una alternativa reciente, más económica y de rendimiento razonable, es utilizar una computadora paralela tipo Beowulf, consistente en la interconexión de un grupo de computadoras personales en una red de alta velocidad. Entre los sistemas complejos, la formación de patrones de crecimiento en electrodeposición (E CD) , es un fenómeno común a una amplia gama de problemas de la física a la biología. De allí la importancia de su estudio experimental y numérico. La posibilidad de extender los conocimientos actuales sobre ECD es el objetivo último de nuestro trabajo. Esto se puede lograr mediante la utilización de mallas espacio-temporales más densas para resolver la diversidad de escalas de la parametrización física, tarea que escapa a las máquinas secuenciales. En este trabajo describimos la construcción de un cluster Beowulf consistente en 16 nodos (PC's) conectados con un switch Fast Ethernet, y la simulación numérica de problemas de ECD para diferentes configuraciones geométricas y físicas. En nuestra implementación paralela del algoritmo numérico, incorporamos distintas estrategias de descomposición y asignación de dominios, y de intercambio de datos entre cada uno de los procesos ejecutados en nuestro Beowulf. Estudiamos la performance del algoritmo desarrollado y aplicamos a nuestro problema de ECD la configuración de mayor rendimiento. El desarrollo de una solución paralela ha permitido ejecutar simulaciones de ECD que requieren tres días en la más veloz de las computadoras disponibles, en menos de seis horas; alcanzando un speedup superior a 12 en un cluster de 16 procesadores. Asimismo, se ha logrado extender la estabilidad numérica a una parametrización física más amplia. Los resultados del trabajo permiten además estimar tiempos de simulación bajo diferentes configuraciones del problema o el Beowulf (para evaluar, por ejemplo, la utilidad de incorporar nuevas computadoras al cluster), determinando el speedup y la eficiencia a esperar.
Abstract:
Numerical simulation of complex systems, where different scales coexist, requires large computing resources to process large volumes of information that, until recent times, were only available in supercomputers. A recent alternative, less expensive and with reasonable performance, is the use of a Beowulf parallel computer, where a group of personal computers are interconnected by a high-speed network. Among complex systems, growth pattern formation in electrodeposition (E CD) , is a common phenomenon in a wide range of problems from physics to biology. Thus the interest in studying it through experiments and numerical simulation. The ultimate goal of our work is the possibility of extending current knowledge in electrodeposition. This can be achieved by using denser spatio-temporal grids to resolve the scale diversity of the physical parameterization, a task outside the reach of sequential computers. In this work we describe the construction of a Beowulf cluster, with 16 nodes (PCs) connected through a Fast Ethernet switch, and the numerical simulation of ECD problems under different geometric and physical configurations. In our parallel implementation of the numerical algorithm, different strategies for domain decomposition and assignment were introduced. Different strategies were also developed to perform data interchange between each of the processes executed by our Beowulf. We studied the performance of our algorithm and applied to the ECD problem the best performing configuration. The parallel solution we describe allowed a reduction in the execution time of a typical ECD simulation from three and a half days (in the fastest computer available) to less than six hours, thus reaching a speedup well above 12 in a cluster with 16 processors. Moreover, numerical stability was extended to a broader physical parameterization range. Finally, the results of this work allow the estimation of the simulation time for different problem and cluster configurations (e.g., adding new computers to the Beowulf ), and in this way determining the speedup and efficiency to be expected.
Citación:
---------- APA ----------
Arias, Eduardo. (2001). Simulación numérica de sistemas complejos en una máquina paralela Beowulf : transporte iónico en deposición electroquímica. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000795_Arias
---------- CHICAGO ----------
Arias, Eduardo. "Simulación numérica de sistemas complejos en una máquina paralela Beowulf : transporte iónico en deposición electroquímica". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2001.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nCOM000795_Arias
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