Sustained Simulation Performance 2017

Proceedings of the Joint Workshop on Sustained Simulation Performance, University of Stuttgart (HLRS) and Tohoku University, 2017
 
 
Springer (Verlag)
  • erschienen am 24. Oktober 2017
  • |
  • VIII, 192 Seiten
 
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978-3-319-66896-3 (ISBN)
 

This book presents the state of the art in High Performance Computing on modern supercomputer architectures. It addresses trends in hardware and software development in general, as well as the future of High Performance Computing systems and heterogeneous architectures. The contributions cover a broad range of topics, from improved system management to Computational Fluid Dynamics, High Performance Data Analytics, and novel mathematical approaches for large-scale systems. In addition, they explore innovative fields like coupled multi-physics and multi-scale simulations. All contributions are based on selected papers presented at the 24th Workshop on Sustained Simulation Performance, held at the University of Stuttgart's High Performance Computing Center in Stuttgart, Germany in December 2016 and the subsequent Workshop on Sustained Simulation Performance, held at the Cyberscience Center, Tohoku University, Japan in March 2017.

1st ed. 2017
  • Englisch
  • Cham
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  • Schweiz
Springer International Publishing
  • 35
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  • 54 farbige Abbildungen, 35 s/w Abbildungen
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  • 35 schwarz-weiße und 54 farbige Abbildungen, Bibliographie
  • 9,49 MB
978-3-319-66896-3 (9783319668963)
331966896X (331966896X)
10.1007/978-3-319-66896-3
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  • Intro
  • Preface
  • Contents
  • Part I System Management
  • Theory and Practice of Efficient Supercomputer Management
  • 1 Introduction
  • 2 Moscow State University HPC Toolkit for Efficiency Analysis
  • 2.1 DiMMon Monitoring System
  • 2.2 JobDigest System for Application Behavior Analysis
  • 2.3 Statistics Analysis Using OctoStat
  • 2.4 OctoTron: Autonomous Life of Supercomputers
  • 2.5 OctoScreen Visualization System
  • 2.6 OctoShell System for Work Organization
  • 3 Conclusion
  • References
  • Towards A Software Defined Secure Data Staging Mechanism
  • 1 Introduction
  • 2 Challenges and Issues
  • 3 Key Technologies
  • 3.1 Software Defined Networking
  • 3.2 ExpEther Technology
  • 3.3 Job Management System
  • 4 Proposal
  • 5 Conclusion
  • References
  • Part II Mathematical Methods and Approaches
  • The Numerical Approximation of Koopman Modes of a Nonlinear Operator Along a Trajectory
  • 1 Introduction
  • 2 The Koopman Operator
  • 3 Trajectories and Observables
  • 4 The Relation to Time Series Analysis
  • 5 Approximation of an ?-Eigenmode Along a Trajectory
  • 5.1 Determining the Polynom Coefficient Vector c
  • 5.2 Roots and Pseudo-Eigenvectors
  • 5.3 Handling Intermediate Data Steps
  • 6 The ?-Eigenmode Mapping Operator
  • 6.1 Incompressible Navier-Stokes Equations as Example
  • 7 Remarks
  • 8 Computational Costs and Performance Aspects
  • 9 Application Example
  • 10 Conclusions
  • References
  • Part III Optimisation and Vectorisation
  • Code Modernization Tools for Assisting Users in Migrating to Future Generations of Supercomputers
  • 1 Introduction
  • 2 General Process for Manual Code Modernization and Migration
  • 3 Using IPT for Code Modernization (Parallelization)
  • 4 Overview of KNL Processors
  • 4.1 Multiple Memory Modes
  • 4.2 Multiple Cluster Modes
  • 5 Using ICAT for Code Modernization and Migration (Porting Code to KNL Processors)
  • 6 Using IPT and ICAT with a Sample Application
  • 6.1 Using IPT to Parallelize the MD Application
  • 6.2 Using ICAT to Adapt the MD Application for KNL Processors
  • 7 Conclusion
  • References
  • Vectorization of High-Order DG in Ateles for the NEC SX-ACE
  • 1 Introduction
  • 2 High-Order Discontinuous Galerkin in Ateles
  • 2.1 The Modal Basis
  • 2.2 The Mesh Structure
  • 3 Vectorization on the NEC SX-ACE
  • 3.1 Porting of Ateles
  • 4 Measurements and Observations
  • 4.1 Linear Equations
  • 4.2 Nonlinear Equations
  • 5 Summary and Outlook
  • References
  • Vectorization of Cellular Automaton-Based Labeling of 3-D Binary Lattices
  • 1 Introduction
  • 2 Related Work
  • 3 Algorithm
  • 3.1 Initialization
  • 3.2 Cellular Automaton Update
  • 3.2.1 Maximum Operator
  • 3.2.2 Branch-Based Maximum Operator
  • 3.2.3 Closed-Form Maximum Operator
  • 4 Implementation
  • 4.1 Dense Data Representation
  • 4.2 OpenMP-Code
  • 4.3 CUDA Implementation
  • 4.3.1 Termination Criterion
  • 4.4 Multi-GPU Computation
  • 4.5 Sparse Data Representation
  • 4.5.1 OpenMP-Code
  • 5 Simulation Results
  • 5.1 Maximum Operator
  • 6 Conclusions
  • References
  • Part IV Computational Fluid Dynamics
  • Turbulence in a Fluid Stratified by a High Prandtl-Number Scalar
  • 1 Introduction
  • 2 Direct Numerical Simulations
  • 3 Results
  • 4 Conclusions
  • References
  • Wavelet-Based Compression of Volumetric CFD Data Sets
  • 1 Introduction
  • 2 Technical Description
  • 2.1 Fixed Point Number Format
  • 2.2 The Discrete Wavelet Transform
  • 2.3 Quantization
  • 3 Experimental Results
  • 3.1 Data Sets
  • 3.2 Results
  • 4 Conclusions
  • References
  • Validation of Particle-Laden Large-Eddy SimulationUsing HPC Systems
  • 1 Introduction
  • 2 Mathematical Models
  • 2.1 Navier-Stokes Equations
  • 2.2 Particle Dynamics
  • 2.2.1 Direct Particle-Fluid Simulation
  • 2.2.2 Euler-Lagrange Model
  • 3 Numerical Methods
  • 3.1 Direct Particle-Fluid Simulation
  • 3.2 Implicit Large-Eddy Simulation
  • 3.3 Euler-Lagrange Model
  • 4 Results and Discussion
  • 4.1 Large-Eddy Simulation of Isotropic Turbulence
  • 4.2 Turbulence Modulation by Particles
  • 5 Conclusion
  • References
  • Coupled Simulation with Two Coupling Approacheson Parallel Systems
  • 1 Introduction
  • 2 Data Mapping Methods
  • 2.1 Interpolation
  • 2.2 Data Mapping by Evaluation
  • 3 Results
  • 3.1 Configuration of the Simulation
  • 3.2 Coupled Simulation Results
  • 3.3 Performance of the Mapping Methods
  • 4 Conclusion
  • References
  • MRI-Based Computational Hemodynamics in Patients
  • 1 Introduction
  • 2 Methodology
  • 2.1 Geometries
  • 2.2 Meshing
  • 2.3 CFD Setup
  • 2.4 Optimization Workflow
  • 3 Results
  • 3.1 Optimization Results
  • 3.2 Global Target Values
  • 3.3 Local Variations
  • 3.4 Performance Issues
  • 4 Conclusion
  • Appendix
  • References
  • Part V High Performance Data Analytics
  • A Data Analytics Pipeline for Smart Healthcare Applications
  • 1 Introduction
  • 2 Healthcare Data Analytics Pipeline
  • 2.1 Data Curation Phase
  • 2.1.1 Data Type
  • 2.1.2 Data Cleansing
  • 2.1.3 Data Annotation
  • 2.1.4 Data Integration
  • 2.2 Data Analytics Phase
  • 2.2.1 Analytics Methods
  • 3 Smart Orthodontic Treatment in Dentistry
  • 3.1 Assessment of Treatment Need (App 1)
  • 3.2 Morphological Landmarking (App 2)
  • 3.3 Casenote Generation (App 3)
  • 4 Conclusion
  • References
DNB DDC Sachgruppen

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