Parallele Visualisierung - ein Vergleich

Die wissenschaftliche Visualisierung stellt Methoden zur Interpretation von Daten bereit, wie sie etwa als Ergebnis einer Computersimulation entstehen. Mit den heute verfügbaren großen Parallelrechner-Installationen (mehrere hundert bis tausend Prozessoren, bis zu mehreren Terabyte Hauptspeicher) lassen sich praktisch bedeutsame Probleme in hoher Auflösung simulieren. Die traditionelle Vorgehensweise besteht in der Abspeicherung der Daten auf dem Rechner, auf dem die Simulation abläuft, dem Transfer der Daten auf eine Workstation nach Beendigung der Simulation und der dort abschließend stattfindenden Visualisierung. Während diese Vorgehensweise gut zum typischen Rechenzentrumsbetrieb passt -- die Simulation läuft nicht-interaktiv im Batchmodus --, wird sie in jüngerer Zeit immer unpraktikabler: Die während der Simulation anfallenden enormen Datenmengen können im allgemeinen nicht einmal mehr auf dem Parallelrechner selbst abgespeichert werden, ein Transfer selbst über schnelle Netze würde viele Stunden oder sogar Tage dauern und natürlich wäre jede Workstation mit dieser Datenmenge hoffnungslos überfordert. Als Ausweg bietet sich an, die Daten sofort nach ihrer Entstehung auf dem Parallelrechner zu visualisieren. Dadurch steht einmal die nötige Rechenpower zur ihrer Verarbeitung zur Verfügung, zum anderen entfällt die Notwendigkeit, die Daten zu speichern und später zu übertragen. Folgerichtig ist das Thema dieser Arbeit die parallele Visualisierung. Die Möglichkeiten zur Parallelisierung des Visualisierungsprozesses werden anhand der typischen drei Schritte, die während dieses Prozesses ausgeführt werden, untersucht und bereits existierende Implementierungen diskutiert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem letzten dieser drei Schritte, dem parallelen Rendering, da die Parallelisierung der ersten beiden im allgemeinen keine besonderen Probleme stellt. Abschließend erfolgt ein Vergleich der prinzipiellen Ansätze anhand des vom Autor parallelisierten Visualisierungssubsystems von UG, einem in der Arbeitsgruppe "Technische Simulation" des Interdisziplinären Zentrums für wissenschaftliches Rechnen (IWR) der Universität Heidelberg entwickelten Simulations-Framework. Das wesentliche Ergebnis ist dabei, dass die Skalierbarkeit des Visualisierungsprozesses trotz immer wieder geäußerter anderer Ansichten nur durch seine vollständige Parallelisierung erreicht wird.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2006

Author dc:creator

• Lampe, Michael

Contributors dc:contributor

• Wittum, Gabriel

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/6648

OAI identifier oai:identifier

oai:archiv.ub.uni-heidelberg.de:6648