Abstrakt. Alya är en simuleringskod för multifysik som utvecklats vid Barcelona Supercomputing Center (BSC). Från starten är Alya-koden utformad med hjälp av avancerad datorprogrammeringsteknik med hög prestanda för att lösa sammankopplade problem på superdatorer på ett effektivt sätt. Måldomänen är teknik, med alla dess särdrag: komplexa geometrier och ostrukturerade maskor, sammankopplad multifysik med exotiska kopplingssystem och fysiska modeller, illvilliga problem, flexibilitetsbehov för snabbt införande av nya modeller etc. Sedan starten 2004 har Alya expanderat väl i ett ökande antal processorer när det gäller att lösa problem med enkelfysik som vätskemekanik, solid mekanik, akustik m.m. Med tiden har vi gjort en samlad insats för att upprätthålla och till och med förbättra skalbarheten för multifysikproblem. Detta innebär utmaningar på flera fronter, bland annat: numeriska modeller, parallellt genomförande, fysiska kopplingsmodeller, algoritmer och lösningssystem, meshing process, etc. I detta dokument presenterar vi Alyas huvuddrag och fokuserar särskilt på dess lösare. Vi presenterar Alyas prestanda upp till 100.000 processorer i Blue Waters, NCSA superdator med utvalda multifysik tester som är representativa för den tekniska världen. Testerna är okomprimerbart flöde i ett mänskligt andningssystem, låga Mach förbränningsproblem i en ugnsugn, och kopplade elektromekanisk sammandragning av hjärtat. Vi visar skalbarhet tomter för alla fall och diskuterar alla aspekter av sådana simuleringar, inklusive lösare konvergens. Nyckelord. Multifysikkoppling, parallellisering, beräkningsmekanik 1. Inledning. Inom en rad olika tekniska områden är användningen av beräkningsmodeller genomgripande i hela design- och tillverkningsprocessen. I komplexa system spelar High Performance Computing (HPC) en viktig roll i simulering och modellering. Forskare och tillverkningsteam är beroende av HPC för att skapa säkra bilar och energieffektiva flygplan samt effektiva kommunikationssystem och effektiva modeller för försörjningskedjan. Tillgången till avancerad HPC-teknik har också i grunden förändrat det undersökande paradigmet inom biomekanik. Men paradoxalt nog kan den befintliga hårdvaran och programvaran inte användas för att lösa sina problem för många ingenjörer och forskare. Det finns många anledningar till att detta händer, men vi fokuserar här bara på två. Å ena sidan saknar nuvarande HPC-system den beräkningskraft, nätverksbandbredd och datalagring som behövs för att lösa morgondagens verkliga ingenjörsutmaningar. Å andra sidan, medan framväxande peta-skala databehandling redan är en strategisk möjliggörare av storskaliga simuleringar inom många vetenskapliga områden (såsom astronomi, biologi och kemi), även den mest kraftfulla hårdvara kommer att misslyckas med att leverera på sin fulla potential om inte matchas med simuleringsprogram som utformats särskilt för sådana miljöer. Flera papper beskriver arbetet med att utföra storskaliga simuleringar på superdatorer, täcker nyckelområden: molekylär dynamik [26], mantel konvektion i fast jord dynamik [3], massiva N-kroppssimuleringar [36], seismisk vågförökning [25], väderförutsägelse [1] eller grunderna för turbulens på kanaler med hjälp av virvelmetoden [37]. En liknande lista kan erhållas från 2014 ACM Gordon Bell Prize i
Med tanke på dessa observationer, anser vi i denna artikel Alya REF, en simuleringskod för högpresterande beräkningsmekanik som utvecklats vid Barcelona Supercomputing Center (BSC).
Alya: Multiphysics engineering simulation toward exascale
{'venue': 'J. Comput. Sci.', 'journal': 'J. Comput. Sci.', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}