Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-4021
Frings, Wolfgang
Strategien zur Kopplung und Datenreduktion bei der Online-Visualisierung von parallelen Simulationsrechnungen mit verteilter Datenhaltung
VIII, 114 S., 2003

Bei der Online-Visualisierung werden ein Simulationprogramm und eine Visualisierungsanwendung direkt miteinander verbunden, so daß schon während des Ablaufs der Simulationsrechnung Zwischenergebnisse graphisch betrachtet werden können und steuernd in die Simulationrechnung eingegriffen werden kann (Computational Steering). Insbesondere bei Simulationsrechnungen auf großen Parallelrechnern mit verteilter Datenhaltung entstehen dabei zwei Probleme: Zum einen die große Datenmenge, die von der Simulation zur Visualisierung übertragen werden muß, und zum anderen die verteilte Datenhaltung innerhalb des Simulationsprogramms .

In dieser Arbeit wird zur Lösung des ersten Problems eine Reduzierung der Datengröße mit Hilfe eines Komprimierungsverfahren auf Basis der Wavelet-Transformation eingesetzt, mit dem die Daten in verschiedene Auflösungsstufen zerlegt und progressiv zur Visualisierung übertragen werden können . Für die Lösung des zweiten Problems, der verteilten Datenhaltung, werden in der Arbeit unterschiedliche Kopplungsstrategien vorgestellt, welche die verteilten Datenhaltung des Simulationsprogramms berücksichtigen und dabei die Wavelet-zerlegten Daten der einzelnen Prozessoren übertragen .

Zur Bewertung der verwendeten Komprimierungsverfahren und Kopplungsstrategien wurden Modelle für deren Laufzeitverhalten und deren Einfluß auf ein paralleles Simulationsprogramm entwickelt und an Hand von Messungen verifiziert. Dazu wurde in dieser Arbeit die Bibliothek LVISIT und der Code-Generator visitcg entwickelt, welche die im Forschungszentrum entwickelte Kommunikationsbibliothek VISIT benutzen unddem Benutzer eine einfache Anwendung der verschiedenen Kopplungsstrategien und der Komprimierung auf Basis der Wavelet-Transformation ermöglichen.

Visualizing data just being calculated by a simulation program running an a remote computer is called online visualization . This method allows an immediate visualization and a direct control of simulation parameters (computational steering). Applying online visualization to large-scale applications an parallel supercomputers with distributed memory lead to two major problems : an one hand the huge amount of data which have to be transfered between simulation and visualization and an the other hand the distributed data management within the simulation program.

The first Problem is tackled by a compression procedure an the basis of a wavelet transformation which is implemented in this thesis . This allows to decompose the data in different resolution steps and to transfer them progressively to the visualization. To overcome the second problem coupling strategies for the distributed data management are introduced, which take into account the parallel structure of the simulation program and ensure a reliable transfer of the decomposed data located an the single processors .

The benchmarking of the applied compression techniques and coupling strategies with respect to the run time behavior and to the effects an a parallel simulation program was done by simplified models and validated by real time measurements . For that purpose a library LVISIT and a code generator visitcg were developed, which use the communication library VISIT and provide the coupling techniques introduced here together with a compression based an wavelet transformation.

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Letzte Änderung: 07.06.2022