Algorithmic and Implementational Optimizations of Molecular Dynamics Simulations for Process Engineering

Tchipev, Nikola Plamenov

Nikola Plamenov Tchipev

If you experience problems opening the document, please try this link.

Original title:: Algorithmic and Implementational Optimizations of Molecular Dynamics Simulations for Process Engineering
Translated title:: Algorithmische und Code-Optimierungen Molekulardynamiksimulationen für Verfahrenstechnik
Author:: Tchipev, Nikola Plamenov
Year:: 2020
Document type:: Dissertation
Faculty/School:: Fakultät für Informatik
Advisor:: Bungartz, Hans-Joachim (Prof. Dr.)
Referee:: Bungartz, Hans-Joachim (Prof. Dr.); Vrabec, Jadran (Prof. Dr.); Neumann, Philipp (Prof. Dr.)
Language:: en
Subject group:: DAT Datenverarbeitung, Informatik; MAT Mathematik
Keywords:: molecular dynamics, node-level performance, OpenMP, Fast Multipole Method
Translated keywords:: Molekulardynamik, node-level performance, OpenMP, Fast Multipole Methode
TUM classification:: MAT 650d; DAT 780d
Abstract:: The focus of this work lies on implementational improvements and, in particular, node-level performance optimization of the simulation software ls1-mardyn. Through data structure improvements, SIMD vectorization and, especially, OpenMP parallelization, the world’s first simulation of 2*10¹³ molecules at over 1 PFLOP/sec was enabled. To allow for long-range interactions, the Fast Multipole Method was introduced to ls1-mardyn. The algorithm was optimized for sequential, shared-memory, and distributed-memory execution on up to 32,768 MPI processes. «
The focus of this work lies on implementational improvements and, in particular, node-level performance optimization of the simulation software ls1-mardyn. Through data structure improvements, SIMD vectorization and, especially, OpenMP parallelization, the world’s first simulation of 2*10¹³ molecules at over 1 PFLOP/sec was enabled. To allow for long-range interactions, the Fast Multipole Method was introduced to ls1-mardyn. The algorithm was optimized for sequential, shared-memory, and distribu... »
Translated abstract:: Der Fokus dieser Arbeit liegt auf Code-Optimierungen und insbesondere Leistungsoptimierung auf Knoten-Ebene für die Simulationssoftware ls1-mardyn. Durch verbesserte Datenstrukturen, SIMD-Vektorisierung und vor allem OpenMP-Parallelisierung wurde die weltweit erste Petaflop-Simulation von 2*10¹³ Molekülen ermöglicht. Zur Simulation von langreichweitigen Wechselwirkungen wurde die Fast-Multipole-Methode in ls1-mardyn eingeführt. Sequenzielle, Shared- und Distributed-Memory-Optimierungen wurden angewandt und erlaubten eine Ausführung auf bis zu 32768 MPI-Prozessen. «
Der Fokus dieser Arbeit liegt auf Code-Optimierungen und insbesondere Leistungsoptimierung auf Knoten-Ebene für die Simulationssoftware ls1-mardyn. Durch verbesserte Datenstrukturen, SIMD-Vektorisierung und vor allem OpenMP-Parallelisierung wurde die weltweit erste Petaflop-Simulation von 2*10¹³ Molekülen ermöglicht. Zur Simulation von langreichweitigen Wechselwirkungen wurde die Fast-Multipole-Methode in ls1-mardyn eingeführt. Sequenzielle, Shared- und Distributed-Memory-Optimierungen wurden an... »
WWW:: https://mediatum.ub.tum.de/?id=1524715
Date of submission:: 02.01.2020
Oral examination:: 20.04.2020
File size:: 4670138 bytes
Pages:: 189
Urn (citeable URL):: https://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:91-diss-20200420-1524715-1-2
Last change:: 22.06.2020
BibTeX