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Ttulo [PT]: Paralelizao de algoritmo de simulao de Monte Carlo para a adsoro em superfcies heterogneas bidimensionais
Autor(es): Jos Luiz de Souza Gomes
Palavras-chave [PT]:

MPI. Processamento paralelo. Computao cientfica. Paralelizao. Particionamento de domnio. Algoritmo de Monte Carlo. Adsoro. Simulao. Clusters. Computao.
Palavras-chave [EN]:
MPI. Parallel processing. Scientific computing. Monte Carlo method. Simulation. Adsorption.
rea de concentrao: Cincia da Computao
Titulao: Mestre em Cincia da Computao
Banca:
Ronaldo Augusto de Lara Gonalves [Orientador] - UEM
Joo Angelo Martini - UEM
Rogrio Lus Rizzi- UNIOESTE
Vladimir Ferreira Cabral - UEM
Resumo:
Resumo: Este trabalho discute questes relacionadas paralelizao de algoritmos seqenciais utilizados na soluo de problemas cientficos, muitos dos quais escritos em C ou FORTRAN, em uma poca em que as facilidades de programao paralela e distribuda, tanto em software quanto em hardware, no eram to disponveis quanto atualmente. Muitos destes algoritmos requerem longo tempo de execuo, embora apresentem resultados importantes durante as simulaes. reas como Fsica, Biologia e Engenharia podem tirar vantagens com a execuo paralela e distribuda desses algoritmos em um cluster de computadores, que pode ser adquirido a um baixo custo. Conseqentemente, um volume maior de dados pode ser manipulado, provendo novos resultados e viabilizando o avano das pesquisas nas reas cientficas. O objetivo principal deste estudo a paralelizao de um algoritmo da rea de Engenharia Qumica que utiliza o mtodo Monte Carlo para simular o processo de adsoro de molculas em superfcies heterogneas bidimensionais e que possa ser executado em um cluster de computadores. Esse algoritmo utiliza o mtodo de Monte Carlo para calcular o estado de energia do sistema aps movimentos das molculas e os resultados so utilizados para a obteno de grficos de isotrmicas, comparando-os com os experimentos reais e dados conhecidos. Para isto, questes sobre a tarefa de paralelizao encontradas na literatura foram estudadas e implementadas baseadas no modelo sugerido por Foster (1995). Foram implementadas 4 verses paralelas e discutidas as diferentes abordagens adotadas em cada uma, como particionamento de domnio, alocao dinmica de carga e tolerncia a falhas. A execuo seqencial do referido algoritmo consome muitas horas de processamento e as verses paralelas apresentaram reduo do tempo de processamento em aproximadamente 73,7%, 73,4%, 80% e 83,17%, respectivamente, sendo a 4. verso a mais eficiente, aproveitando melhor os recursos disponveis no ambiente paralelo. Com isto simulaes com um volume maior de dados podero ser efetuadas. Espera-se, assim, que os resultados sejam mais significativos para a rea em que o algoritmo aplicado.

Abstract: This work discusses issues related to the parallelization of sequential algorithms used in the solution of scientific problems, many of them written in C or FORTRAN, in a time where the parallel and distributed programming facilities, in hardware and in software, were not as available as nowadays. Many of these algorithms require a long execution time, even though they present important results during simulations. Areas such as Physics, Biology and Engineering can benefit from parallel and distributed execution of these algorithms on computer clusters, which can be acquired at low cost. Consequently, a larger volume of data can be processed, providing new results and enabling the research progress in scientific areas. The objective of this work is to parallelize a Chemical Engineering scientific algorithm for molecular adsorption on two-dimensional heterogeneous surfaces. This algorithm uses the Monte Carlo method to calculate the energy state of the system after molecular movements and the results are used to draw isotherm diagrams, comparing them with real experiments and known data. Therefore, questions about the task of parallelization found in the literature were studied and implemented based on the model suggested by Foster (1995). Four parallel versions have been implemented and discussed the different approaches taken in each one, such as domain partitioning, dynamic load allocation and fault-tolerance. Its sequential execution spends long processing time and the parallel versions showed a reduction of execution time by approximately 73.7%, 73.4%, 80% and 83.17%, respectively, where the 4th version is the most efficient, making better use of the available resources in the parallel environment. Thus, simulations with larger volume of data could be made. It is expected, therefore, that the results will be more significant for the area to which it applies.
Data da defesa: 27/02/2009
Cdigo: vtls000171144
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2009
Local de Publicao: Maring
Orientador: Prof. Dr. Ronaldo Augusto de Lara Gonalves
Instituio: Universidade Estadual de Maring . Departamento de Informtica
Nvel: Dissertao (mestrado em Cincia da Computao)/
UEM: Programa de Ps-Graduao em Cincia da Computao

Responsavel: beth
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: Dissertacao_Jos_Luiz_Final_corrigida.pdf
Tamanho: 1335 Kb (1367160 bytes)
Criado: 23-04-2010 12:44
Atualizado: 23-04-2010 12:50
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