Systemanalyse und Workflowverwaltung eines Frameworks für Cache-effiziente adaptive Simulation

Abstract

Dieses Dokument stellt die Ausarbeitung der Fachstudie "Systemanalyse und Workflowverwaltung eines Frameworks für cache-effiziente adaptive Simulation" dar, welche von Mai bis Oktober 2011 stattfand. Die Abteilung "Simulation großer Systeme" des Instituts für Parallele und Verteilte Systeme forscht derzeit an der Entwicklung eines Frameworks für eine effiziente Berechnung von fluiden Strömungen durch poröse Medien. Dabei wurde der Ansatz der Gitterberechnung nach Sierpinski gewählt und das Framework soweit funktionsfähig implementiert. Dieses System enthält jedoch noch Schwachstellen die mit Hilfe dieser Fachstudie behoben werden sollten. Die Fachstudie ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil umfasst die Analyse des gegebenen Frameworks mitsamt allen Hilfsmitteln, den eingesetzten Programmiersprachen und Werkzeugen. Des Weiteren sollte dabei der angewandte Simulationsprozess selbst mit den im gegebenen System verwendeten Konzepten und Methoden beschrieben werden, um die Problematik des Systems vollständig erfassen zu können. Hierbei sollte ein Nachbau des Systems in einer beliebigen Programmiersprache erfolgen. Der zweite Teil der Fachstudie umfasst Lösungsansätze für die Problematiken des Systems anhand selbst entworfener Prototypen. Mögliche Lösungsansätze sind Präprozessor-Anweisungen, ein Python-Skript und die Erstellung einer Workflow-GUI. Dabei soll das bestehende System nicht ersetzt, sondern dessen Bedienung erleichtert werden. Diese Lösungsansätze sollten untersucht, beschrieben und anschließend mit dem bestehenden System bzw. mit den anderen Lösungsansätzen verglichen werden. Das Ergebnis ist eine Empfehlung des bestmöglichen Lösungsansatzes. Dieses Dokument ist in 5 Kapitel gegliedert. Nach dem Einleitungskapitel befasst sich das darauffolgende zweite Kapitel mit der Analyse des gegebenen Systems. Hierbei werden die Methoden des Simulationsprozesses, die Einsatzgebiete und die eingesetzten Werkzeuge beschrieben. Am Ende dieses Kapitels wird die Problematik des bestehenden Systems geschildert und der Nachbau beschrieben. Das dritte Kapitel beschreibt die verschiedenen Ansätze zur Lösung der beschriebenen Problematik. Die drei Lösungsansätze sind Präprozessor-Anweisungen, ein Python-Skript zur Codegenerierung und eine Workflow-GUI. Anschließend werden diese Lösungsansätze bezüglich verschiedener Qualitäten wie Wartbarkeit, Einfachheit, Erlernbarkeit usw. verglichen. Aus diesen Informationen folgt im letzten Kapitel das Fazit, welches eine Empfehlung über die zu wählende Methode gibt.