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Umsetzung einer betriebssystemübergreifenden parallelen Simulation

Der Lehrstuhl für Betriebssysteme (Univ.-Prof. Dr. habil. Th. Bemmerl) vergibt folgende Studienarbeit aus dem Bereich der Parallelverarbeitung:

Umsetzung einer betriebssystemübergreifenden parallelen Simulation

Hintergrund

Schon seit jeher ist die mathematische Beschreibung und Analyse von physikalischen Vorgängen ein Kerngebiet aller naturwissenschaftlichen Disziplinen. Dabei gewann in den letzten Jahrzehnten durch das Aufkommen der Digitalrechner die numerische Analyse durch Simulation immer mehr an Bedeutung.
Die Anforderungen an genaue Simulationsergebnisse bei gleichzeitig immer komplexeren Modellen überforderten dabei schnell die Leistungsmöglichkeiten von einfachen Einprozessorsystemen. Eine Möglichkeit, die Rechenleistung eines Systems für diese Anforderungen zu steigern, ist die parallele Bearbeitung der gegebenen Problemstellung durch mehrere Prozessoren.
Bei einer solchen Parallelverarbeitung müssen sich die beteiligten Rechner früher oder später Zwischenergebnisse austauschen. Die Programmierung dieses Austausches erfolgt dabei meist nach dem MPI-Standard über das sog. Message-Passing-Interface. Eine MPI-Applikation besteht dabei in der Regel aus mehreren miteinander kommunizierenden Prozessen, die auf den unterschiedlichen Knoten bzw. Prozessoren eines Rechnernetzwerkes laufen.

Die am Lehrstuhl für Betriebssysteme entwickelte Implementierung des MPI-Standards ermöglicht nun die Entwicklung solcher paralleler Applikationen sowohl unter dem Betriebssystem Windows, als auch unter Linux und Solaris.
Zwar entscheidet man sich in der Regel bei der parallelen Berechung für eines dieser Betriebssysteme, das dann auf allen beteiligten Rechnern gestartet wird. Nichtsdestotrotz ist aber auch ein gemischter Betrieb durchaus denkbar.

Aufgabenstellung

In dieser Studienarbeit soll beispielhaft ein paralleles Simulationsprogramm, das Gieß- und Erstarrungsvorgänge im Bereich der Metallverarbeitung vorherberechnet, für einen solchen gemischten Betrieb angepasst werden.
Das Programm liegt dabei zurzeit in einer Windows-Version vor, die sich auch weiterhin als grafische Oberfläche dem Benutzer zum Beispiel an seinem Arbeitsplatzrechner präsentieren soll. Zusätzlich zu diesem Windows-Rechner soll die Simulation nun aber auch auf parallel laufenden Linux-Rechnern gestartet werden, so dass diese den eigentlichen Simulationsvorgang beschleunigen können.

Ziele der Studienarbeit

Portierung des numerischen Kernmoduls des Simulationsprogramms von Windows nach Linux
Analyse des Kooperationspotentials der Simulation zwischen den parallel laufenden Betriebssystemen

Das bietet das Thema

Einblicke in die Parallelverarbeitung und das Zusammenspiel verteilter Rechnersysteme
Erfahrung sammeln mit den programmiertechnischen Unterschieden zwischen Windows und Linux
Kontakt mit einer eventuell noch nicht verwendeten (aber weit verbreiteten!) Programmiersprache (Fortran)
Das Thema ist fachbereichsübergreifend und auch in diesem Sinne spannend

Das Thema lässt sich im Übrigen im Anschluss bei Interesse auch als Diplomarbeit fortführen.

Das bieten wir

ein sehr angenehmes Arbeitsumfeld
eine gut ausgestattete Rechner-Infrastruktur
eine persönliche und engagierte Betreuung

Dein Profil

abgeschlossenes Vordiplom der Elektro- und Informationstechnik oder der Technischen Informatik
ein paar grundlegende Programmiererfahrungen in C/C++ (zum Beispiel erworben im Praktikum Informatik 2)
Fähigkeit zum selbständigen und kreativen Arbeiten
Kenntnisse aus dem Bereich der Simulationstechnik oder der Metallverarbeitung sind nicht nötig!

Status

Dieses Thema ist leider bereits vergeben.
Bei Interesse ist jedoch die Vergabe einer themenverwandten Studienarbeit möglich!

Betreuer

Dr.-Ing. Carsten Clauß
Lehrstuhl für Betriebssysteme (LfBS), RWTH Aachen
Kopernikusstraße 16, D-52056 Aachen
Tel.: +49 241 80 27609, Fax: +49 241 80 22 339
E-Mail: carsten@lfbs.rwth-aachen.de

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