Tato práce se zabývá počítačovými simulacemi prováděnými pomocí technik GPGPU na grafické kartě. Jejím cílem je otestovat dva zvolené simulační balíčky, LAMMPS a HOOMD-blue, které jsou určeny pro simulace molekulární dynamiky, v závislosti na použité architektuře, a poukázat tak na výhody a nevýhody jednotlivých balíčků. Pro testování balíčků byly zvoleny simulace jednoduché a komplexní tekutiny. V průběhu simulací byly zkoumány některé vlastnosti balíčků: počet časových kroků za sekundu v průběhu simulace, vytěžování výpočetních prostředků grafické karty či rozdělení výpočetních prostředků mezi více paralelních simulací. Výsledky byly zpracovány a následně interpretovány.
Anotace v angličtině
The thesis deals with computer simulations performed by using techniques GPGPU on the graphics card. The aim is to test two simulation packages, LAMMPS and HOOMD-blue, which are designed for molecular dynamics simulation. This testing will be performed depending on the architecture and it will point out to the advantages and disadvantages of the packages. The simulations of simple and complex fluids were chosen for the testing of the packages. Some properties of the packages were monitored during the simulations: the number of time steps per second, GPU utilization or allocation of computing resources among multiple parallel simulations. The results were subsequently processed and interpreted.
Tato práce se zabývá počítačovými simulacemi prováděnými pomocí technik GPGPU na grafické kartě. Jejím cílem je otestovat dva zvolené simulační balíčky, LAMMPS a HOOMD-blue, které jsou určeny pro simulace molekulární dynamiky, v závislosti na použité architektuře, a poukázat tak na výhody a nevýhody jednotlivých balíčků. Pro testování balíčků byly zvoleny simulace jednoduché a komplexní tekutiny. V průběhu simulací byly zkoumány některé vlastnosti balíčků: počet časových kroků za sekundu v průběhu simulace, vytěžování výpočetních prostředků grafické karty či rozdělení výpočetních prostředků mezi více paralelních simulací. Výsledky byly zpracovány a následně interpretovány.
Anotace v angličtině
The thesis deals with computer simulations performed by using techniques GPGPU on the graphics card. The aim is to test two simulation packages, LAMMPS and HOOMD-blue, which are designed for molecular dynamics simulation. This testing will be performed depending on the architecture and it will point out to the advantages and disadvantages of the packages. The simulations of simple and complex fluids were chosen for the testing of the packages. Some properties of the packages were monitored during the simulations: the number of time steps per second, GPU utilization or allocation of computing resources among multiple parallel simulations. The results were subsequently processed and interpreted.
Cílem práce je provést počítačové simulace komplexní tekutiny na grafické kartě s pomocí dostupných GNU výpočetních softwarů. Dalším cílem je pomocí vlastního programu nebo dostupných prostředků monitorovat během výpočtu zatížení grafické karty a výsledky porovnat z hlediska několika faktorů, jakými jsou škálovatelnost, správa paměti, rychlost atd. V případě potřeby budou tyto faktory porovnány i s výpočtem na CPU (platí pouze pro LAMMPS).
1. Nainstalovat a zkompilovat GNU výpočetní software LAMMPS a HOOMD-Blue pro grafickou kartu a pro CPU (pouze LAMMPS).
2. Provést počítačovou simulaci komplexní tekutiny pomocí dvou výše uvedených programových balíků s pomocí grafické karty a s pomocí CPU.
3. Pomocí existujícího softwaru nebo vlastního skriptu detekovat vytížení grafické karty během výpočtu.
4. Vyhodnotit jednotlivé softwary z hlediska vytížení karty, škálovatelnosti, rychlosti komunikace a jiné, během výpočtu.
Zásady pro vypracování
Cílem práce je provést počítačové simulace komplexní tekutiny na grafické kartě s pomocí dostupných GNU výpočetních softwarů. Dalším cílem je pomocí vlastního programu nebo dostupných prostředků monitorovat během výpočtu zatížení grafické karty a výsledky porovnat z hlediska několika faktorů, jakými jsou škálovatelnost, správa paměti, rychlost atd. V případě potřeby budou tyto faktory porovnány i s výpočtem na CPU (platí pouze pro LAMMPS).
1. Nainstalovat a zkompilovat GNU výpočetní software LAMMPS a HOOMD-Blue pro grafickou kartu a pro CPU (pouze LAMMPS).
2. Provést počítačovou simulaci komplexní tekutiny pomocí dvou výše uvedených programových balíků s pomocí grafické karty a s pomocí CPU.
3. Pomocí existujícího softwaru nebo vlastního skriptu detekovat vytížení grafické karty během výpočtu.
4. Vyhodnotit jednotlivé softwary z hlediska vytížení karty, škálovatelnosti, rychlosti komunikace a jiné, během výpočtu.
Seznam doporučené literatury
1. I. Šimeček, J. Sloup, Programování grafických akcelerátorů, Česká technika nakladatelství ČVUT, 2013, 138 s., ISBN 978-80-01-05195-5.
2. R. Farber, CUDA application design and development, Waltham, Morgan Kaufmann, 2011, 336 s., ISBN 978-0-12-388426-8.
3. M. Lísal, Paralelní počítání, Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, 60 s., 2006, ISBN 80-7044-748-2.
4. NVIDIA Corporation, NVIDIA CUDE ZONE, dostupné z:\\ https://developer.nvidia.com/cuda-zone.
Seznam doporučené literatury
1. I. Šimeček, J. Sloup, Programování grafických akcelerátorů, Česká technika nakladatelství ČVUT, 2013, 138 s., ISBN 978-80-01-05195-5.
2. R. Farber, CUDA application design and development, Waltham, Morgan Kaufmann, 2011, 336 s., ISBN 978-0-12-388426-8.
3. M. Lísal, Paralelní počítání, Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem, 60 s., 2006, ISBN 80-7044-748-2.
4. NVIDIA Corporation, NVIDIA CUDE ZONE, dostupné z:\\ https://developer.nvidia.com/cuda-zone.