Changes between Version 2 and Version 3 of SolarSim

Timestamp:

Jan 15, 2010, 3:42:00 PM (14 years ago)

Author:

mion

Comment:

--

SolarSim

@@ -11 +11 @@
  * 12 Nov 2009 - 14 Ian 2010
 {{{
-- Status proiect:
-...
+- Documentare:
+ Problema nbody, si modelul matematic al sistemului solar.
 
-- ToDo:
-...
+- Implementare seriala a algoritmului in C:
+ La fiecare pas din simulare, se calculeaza interactiunile intre particule folosind legea atractiei gravitationale
+ a lui Newton si apoi se modifica pozitiile si vitezele particulelor folosind ecuatiile miscarii ale lui Galilei.
+ Este necesar un interval de timp mic intre pasii de simulare, pentru a mentine precizia simularii, deci un numar
+ mare de pasi de simulare.
+
+- Implementare interfata grafica minimala in JAVA:
+ Este necesara pentru a verifica daca orbitele obtinute ale planetelor sunt conforme cu realitatea. Am folosit ca
+ date de start pozitia si viteza pamantului la periheliu. Precizia algoritmului serial este ok.
+
+- Paralelizarea algoritmului folosind instructiuni SSE
+ Deoarece procesoarele pe care rulam sunt Intel Xeon, folosim Intel Compiler si SSE intrinsics. Pentru precizie
+ float, operatiile cu vectori se executa de trei ori mai repede, iar pentru double, de doua ori. Asta din cauza ca
+ registrele pentru SSE sunt de 128 de biti, si un vector float incape intr-un singur registru, iar un vector double
+ incape in doua registre.
+
+- Prelucrarea datelor de intrare
+ Pentru a vedea imbunatatiri de timp la algoritmul folosind OpenMP, avem nevoie de mai multe particule. Calculam
+ un nou set de valori de intrare pornind de la datele extrase din Astronomer's Almanach(sursa-US Naval Observatory)
+ Este nevoie sa convertim datele din elemente orbitale de tip kepler in coordonate carteziene. Documentare si apoi
+ scrierea unui script in matlab care sa produca datele de intrare.
+
+- Prima paralelizare a algoritmului folosind OpenMP 
+ Am paralelizat fiecare bucla for cu #pragma omp parallel for. Rezultatele sunt mai proaste decat la alg serial.
+
+- A doua varianta de paralelizare a algoritmului
+ Folosim paradigma bag of tasks. La inceput, master-ul calculeaza task-urile care sunt de forma unor perechi (i,j)
+ si astfel se inlocuiesc cele doua bucle for i for j de la calculul acceleratiilor cu o singura bucla. Fiecare
+ thread calculeaza local acceleratiile, iar apoi se face o operatie de reducere. Astfel sunt eliminate regiunile
+ critice. Obtinem load balancing mai bun, dar performantele lasa de dorit comparativ cu varianta seriala. Incepem sa
+ lucram si la interfata 3d folosind Java bindings for OpenGL (jogl).
+
+- A treia varianta de paralelizare a algoritmului
+ Suspectam ca problema este ca la fiecare pas al simularii, se pornesc si se opresc threadurile de prea multe ori,
+ asa ca modificam algoritmul astfel incat threadurile sa porneasca o singura data, la inceputul simularii, si sa se
+ opreasca la final. Apare necesitatea unei bariere la sfarsitul fiecarui pas de simulare. Performantele tot nu sunt
+ multumitoare. Incercam sa generam aleator un numar mare de particule. Se vede ca penalizarile nu mai sunt la fel de
+ mari, dar pentru un numar mare de particule, trebuie scazut intervalul de timp DT intre doi pasi de simulare, iar
+ metoda aleasa pierde semnificativ din precizie.
+
+- Concluzii
+ Algoritmul se poate paraleliza folosind instructiuni vectoriale, dar overheadul introdus de management-ul threadurilor
+ nu justifica folosirea OpenMP. Acest lucru se datoreaza faptului ca numarul de instructiuni pe care un thread openmp
+ le executa in o iteratie a unei bucle este comparativ sau chiar mai mic decat numarul de operatii necesare management
+ -ului threadului.
+
+- Methoda Sochacki
+ Documentare si implementare in java a algoritmului pentru metoda Sochacki. Metoda integreaza ecuatiile diferentiale
+ ale pozitiilor si vitezelor particulelor, obtinand polinoame de ordin arbitrar de mare. Am rulat teste pentru 2body
+ problem: sistemul soare-pamant. Am vazut ca polinoamele aproximeaza corect functia pe durata unei revolutii a pamantului
+ in jurul soarelui.
+
+- TODO
+ Regenerarea polinoamelor periodic pentru a mari intervalul de precizie a metodei Sochacki. Implementarea algoritmului in
+ C si reluarea procesului de optimizare.
 }}}