Ubrzavanje rješavanja kvantno-transportnih jednadžbi u heterogenom računskom okruženju

diplomski rad

• Naslov (engleski): Accelerating the quantum transport solver in a heterogenous computational environment
• Autor: Sandra Kuzmić
• Mentor: Mirko Poljak (mentor)
• Član povjerenstva: Mirko Poljak (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Marko Koričić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Vladimir Čeperić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet elektrotehnike i računarstva; Zagreb
• Datum i država obrane: 2022-02-18, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Računarstvo

Sažetak

U ovom radu dan je pregled platformi, numeričkih biblioteka i jezika za implementaciju numeričkih simulatora u paralelnim računskim okruženjima. Implementirano je rješavanje retardirane Greenove funkcije i transmisijske funkcije u jeziku C korištenjem numeričkih biblioteka otvorenog koda BLAS i LAPACK u okruženju s dijeljenom memorijom gdje je paralelizacija implementirana OpenMP sučeljem. Također su analizirane performanse kvantno-transportnog simulatora za nanovrpce 2D materijala implementiranog na platformi CUDA korištenjem biblioteka cuBLAS i cuSOLVER. Uspoređena su vremena izvođenja za različit broj jezgri, različite formate matrica te za različite dimenzije nanostrukture. Pokazano je da izbor optimalne implementacije simulatora nije trivijalan i da ovisi o dimenzijama nanostrukture.

Sažetak (engleski)

This thesis gives an overview of platforms, numerical libraries and programming languages for implementing numerical simulators in parallel computational environments. The calculation of the retarded Green's function and transmission function is implemented in C language using open source libraries BLAS and LAPACK in a shared memory environment in which the parallelization is implemented using the OpenMP interface. The performance of a quantum transport simulator for 2D material nanoribbons implemented in the CUDA platform using cuBLAS and cuSOLVER libraries is also analyzed. Execution times for different numbers of cores, different matrix formats and for different dimensions of the nanostructure are compared. It is shown that the choice of the optimal simulator implementation is not trivial and that it depends on the dimensions of the nanostructure.

• Ključne riječi: kvantni transport; nanostruktura; računska znanost; paralelizacija; LAPACK; BLAS; OpenMP; CUDA; cuBLAS; cuSOLVER
• Ključne riječi (engleski): quantum transport; nanostructure; computational science; parallelization; LAPACK; BLAS; OpenMP; CUDA; cuBLAS; cuSOLVER
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:243574
• Studijski program: Naziv: Računarstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka računarstva (mag.ing.comp.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Zatvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-01-13 15:22:28