The naive approach and the linked cell method are two approaches for computing short-range interactions such as the Lennard-Jones potential in the domain of MD simulations. In order to compute the interaction between particle pairs, it is necessary to parallelize the computations. Therefore, the usage of tools such as OpenMP or CUDA are quite useful for parallel executions of applications. However, each toolkit provides its own directives and requires the re-implementation of algorithms for each target platform. This thesis describes the usage of the library Kokkos in the AutoPas project 1 from the chair of scientific computing at the Techncal University of Munich and compares it to already existing implementations in OpenMP. Kokkos is a programing model in C++ developed by the Sandia National Laboratory and focuses on the deployment of portable performance applications to all major HPC platforms. Kokkos provides its own data management and directives for parallelized execution which are modified during compile time and ptimized for the specific target platform. Kokkos currently offers implementations for OpenMP, Pthreads and CUDA. AutoPas is an application which consists of many different configurations of traversal methods and other options, the goal is to select the most efficient configuration to calculate a given simulation consisting of particles. Two different implementation strategies of Kokkos are tested with the execution platform OpenMP in AutoPas with several different configurations on the CoolMUC2, a linux cluster based on the Haswell architecture at the LRZ, and compared to an already existing application using OpenMP. In the detailed analysis of the results, it is shown which weaknesses each Kokkos imple-mentation has and how good the parallelization of the N-body algorithms work in practice. The performance is highly dependent on the chosen configuration, but there are cases in which Kokkos can compete with the native OpenMP implementation.     «

The naive approach and the linked cell method are two approaches for computing short-range interactions such as the Lennard-Jones potential in the domain of MD simulations. In order to compute the interaction between particle pairs, it is necessary to parallelize the computations. Therefore, the usage of tools such as OpenMP or CUDA are quite useful for parallel executions of applications. However, each toolkit provides its own directives and requires the re-implementation of algorithms for each...     »

Der naive Ansatz und die Linked-Cell Methode sind zwei Möglichkeiten sogenannte kurzreichweitigen Potentiale wie das Lennard-Jones Potential im Bereich der MD Simulation zu berechnen. Dabei ist es sinnvoll die Berechnung der Potentiale zwischen zwei Partikeln zu parallelisieren. Werkzeuge wie OpenMP oder CUDA sind zwar hilfreich für die Implementierung parallelisierbarer Applikationen, aber haben das Problem jeweils eigene Direktiven zu verwenden und setzen somit oft eine erneute Implementierung von existierenden Anwendungen voraus. Diese Bachelorarbeit beschreibt die Anwendung von der Bibliothek Kokkos in Verbindung mit dem AutoPas Projekt 2 am Lehrstuhl für wissenschaftlichen Rechnen and der Technischen Universität München und vergleicht die Ergebnisse mit einer bereits existierenden OpenMP Implementierung. Kokkos ist eine C++ Bibliothek vom Sandia National Laboratory und ermöglicht portable Applikationen für sämtliche HPC Plattformen zu schreiben. Für diesen Zweck bietet Kokkos ein eigenes Datenmanagement und Direktiven zur Parallellisierung an, die dann zur Compilezeit an die jeweilige Plattform angepasst wird. Kokkos besitzt derzeit Implementierungen für OpenMP, Pthreads und CUDA. AutoPas ist eine Applikation, die aus einer Vielzahl an möglichen Konfigurationen zwischen Traversierungsmethoden und anderen Parametern wählen kann und eine Simulation berechnet. Das Ziel des Projektes ist es basierend auf einer Konstellation von Partikeln die optimale Strategie für eine schnelle Berechnung zu wählen. Es werden zwei verschiedene Ansätze für die Integration von Kokkos in das AutoPas Projekt mit der Zielplatform OpenMP getestet. Die unterschiedlichen Konfigurationen werden auf dem CoolMUC2 am LRZ, einem Linux Cluster basierend auf der Haswell-Architektur, ausgeführt und mit einer existierenden OpenMP Implementierung verglichen. In einer detaillierten Analyse werden die Ergebnisse auf Schwächen der Kokkos Implementierungen hin untersucht und geprüft wie gut die Parallelisierung mit Kokkos funktioniert. Das Ergebnis weist auf starke Schwankungen je nach Wahl der Parameter hin, manche Konfigurationen können fast mit der nativen OpenMP Implementierung mithalten.      «

Der naive Ansatz und die Linked-Cell Methode sind zwei Möglichkeiten sogenannte kurzreichweitigen Potentiale wie das Lennard-Jones Potential im Bereich der MD Simulation zu berechnen. Dabei ist es sinnvoll die Berechnung der Potentiale zwischen zwei Partikeln zu parallelisieren. Werkzeuge wie OpenMP oder CUDA sind zwar hilfreich für die Implementierung parallelisierbarer Applikationen, aber haben das Problem jeweils eigene Direktiven zu verwenden und setzen somit oft eine erneute Implementierung...     »