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dc.contributor.advisor1Renato Cardoso Mesquitapt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7452085194074257pt_BR
dc.contributor.referee1Ricardo Luiz da Silva Adrianopt_BR
dc.contributor.referee2Renato Antônio Celso Ferreirapt_BR
dc.contributor.referee3Marcio Matias Afonsopt_BR
dc.contributor.referee4Eduardo Henrique da Rocha Coppolipt_BR
dc.contributor.referee5Alexandre Ramos Fonsecapt_BR
dc.creatorLucas Pantuza Amorimpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2859269540331865pt_BR
dc.date.accessioned2020-03-12T17:29:15Z-
dc.date.available2020-03-12T17:29:15Z-
dc.date.issued2019-12-04-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/32868-
dc.description.abstractThis work presents an end-to-end massively parallelized procedure for the solution of boundary value problems on Graphics Processing Units (GPU). The proposal is an integrated strategy that not only entails the calculation of nodal contributions, and the stiffness matrix assembly using the Meshless Local Petrov Galerkin Method (MLPG) but also the iterative solution of the system of algebraic equations in combination with methods from the Conjugate Gradient (CG) family. The most important contribution is a complete end-to-end MLPG implementation in GPU taking full advantage of the device's Single Instruction Multiple Thread (SIMT) architecture. From initial calculations to solution delivery for the problem addressed, the integrated steps are computed exclusively in the GPU to avoid costs related to data movement and conversion. The proposed solution takes advantage of the parallel nature of the MLPG by holding each cloud node in a thread on the device, until the final computation of the last process step is completed with subsequent delivery of the values of interest to the respective cloud nodes. Thus minimal auxiliary structures and few synchronization points are required. Different solution variations are tested to assess the effective impact on the GPU, supporting more accurate decisions. Among others, the tests include variations on the initial node position in the domain, the MLPG form function techniques and four different solvers of the Conjugate Gradient family, namely: (i) BiConjugate Gradients - BICG, (ii) Quadratic Conjugate Gradients - CGS, (iii) BiConjugate Gradients Stabilized - BICG-Stab and (iv) BiConjugate Gradients Enhanced - I-BICG-Stab. To evaluate the solution viability and performance metrics, the two parallel plate capacitor problem is used. Despite the simplicity of the problem, the application of the proposed algorithms to more complex problems is straightforward, and a sevenfold speedup is observed in the end-to-end solution. This number can be even more significant with cloud node growth during domain discretization.pt_BR
dc.description.resumoEste trabalho apresenta um procedimento massivamente paralelo ponta a ponta para a solução de problemas de valor de contorno em unidades de processamento gráfico (graphics processing units - GPU). A proposta é uma estratégia integrada que envolve não apenas o cálculo das contribuições nodais e a montagem da matriz de rigidez usando o método Meshless Local Petrov Galerkin (MLPG), mas também a solução iterativa do sistema de equações algébricas com o uso dos métodos da família dos Gradientes Conjugados (CG). A contribuição mais importante é o MLPG ponta a ponta em GPU implementado e tirando proveito máximo da arquitetura SIMT (Single Instruction Multiple Thread) do dispositivo. Desde os cálculos iniciais até a entrega da solução para o problema tratado, as etapas integradas são computadas exclusivamente na GPU para evitar custos relacionados à movimentação e conversão de dados. A solução proposta usa a natureza substancialmente paralela do MLPG mantendo cada nó da nuvem em uma thread no dispositivo, permanecendo desta forma até a finalização da computação da última etapa do processo com subsequente entrega dos valores de interesse nos respectivos nós da nuvem. Dessa maneira, são necessárias estruturas auxiliares mínimas e poucos pontos de sincronização. Variações da solução são testadas para avaliar o impacto efetivo na GPU, suportando decisões mais precisas. Entre o que é testado estão o posicionamento inicial dos nós no domínio, as técnicas de funções de forma do MLPG e quatro solvers diferentes da família dos Gradientes Conjugados, sendo eles: (i) Gradientes BiConjugados - BICG, (ii) Gradientes Conjugados Quadrático - CGS, (iii) Gradientes BiConjugados Estabilizado - BICG-Stab e (iv) Gradientes BiConjugados Estabilizado Aprimorado - I-BICG-Stab. Para avaliar a viabilidade da solução e as métricas de desempenho, é utilizado o problema do capacitor de duas placas paralelas. Apesar da simplicidade do problema, os algoritmos são os mesmos usados para problemas complexos, e foi observado um speedup de sete vezes na solução completa. Este valor pode ser ainda mais expressivo com o crescimento do número de nós da nuvem durante a discretização de domínio.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/pt/*
dc.subjectGPUpt_BR
dc.subjectMétodo sem malhapt_BR
dc.subjectMLPGpt_BR
dc.subjectSolucionadorpt_BR
dc.subject.otherEngenharia elétricapt_BR
dc.subject.otherEletromagnetismopt_BR
dc.titleSolução ponta a ponta em GPU do método sem malha local Petrov-Galerkin (MLPG)pt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7353-1254pt_BR
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