Wydajność mechanizmów modułu Parallel Computing Toolbox systemu Matlab w zrównoleglonej realizacji symulacji ruchu układów ciał w polu grawitacyjnym

• Autorzy: Augustyn, D.

Warianty tytułu

EN

Effectiveness of mechanisms of Parallel Computing Toolbox for Matlab used in simulations of bodies system’s movements in gravitational field

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono zrównoleglone programy symulacji wykonane w systemie MATLAB, pozwalające na ilustrację wpływu warunków początkowych na ruch ciała lekkiego w trójkątnym układzie trzech ciał ciężkich, uzyskanie zbioru torów złożonych układów N-ciał, prezentacje trajektorii ruchu wokół stabilnych punktów libracji Lagrange’a w ramach ograniczonego, kołowego problemu trzech ciał. Do implementacji wykorzystano mechanizmy modułu Parallel Computing Toolbox, m.in. takie jak: pętla zrównoleglona (parfor), komenda działająca zgodnie z koncepcją jednoczesnego uruchamiania tego samego kodu programu dla wielu danych (spmd), zadania wsadowe (jobs). Zastosowane metody zrównoleglenia symulacji pozwoliły na przyspieszenie realizacji zadań modelowania ruchu układów ciał w polu grawitacyjnym, uruchamianych na komputerach z procesorami wielordzeniowymi. W pracy dokonano porównania wydajności zaproponowanych programów symulacyjnych i użytych mechanizmów zrównoleglania obliczeń.

EN

The paper describes parallelized programs implemented in MATLAB designated for simulations of bodies movements in a gravitational field. They allow to illustrate hyper-sensivity a weightless body movement to initial conditions in the triangular system of 3 heavy bodies. Programs generate orbits for complex N-body systems. They present trajectories near stable libration points (Lagrangian points) for the circular restricted three-body problem. Some mechanisms of Parallel Computing Toolbox were used in simulation program implementations, e.g.: parallel FOR-loop (parfor), statement based on the concept – single program multiple data (spmd) and jobs/tasks. Those methods of parallelization let speedup simulations executed on machines with multi-core processors. The paper presents experimental results that show effectiveness of proposed solutions and applied parallelization methods.

Słowa kluczowe

PL

MATLAB; pole grawitacyjne; Parallel Computing Toolbox

EN

MATLAB; gravitational field; Parallel Computing Toolbox

• Czasopismo: Studia Informatica
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4A
• Strony: 33-74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Augustyn, D.

• Politechnika Śląska, Instytut Informatyki, Gliwice, Akademicka 16, pokój 313, tel. [phone],

Bibliografia

• 1. Skowronek M.: Modelowanie cyfrowe. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008.
• 2. The MathWorks. (2010). MATLAB and Simulink for Technical Computing. http://www.mathworks.com.
• 3. Parallel Computing Toolbox - MATLAB (2010). http://www.mathworks.com/products- /parallel-computing.
• 4. Solve initial value problems for ordinary differential equations - MATLAB (2010). http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/techdoc/ref/odel 13.html?BB=l.
• 5. Augustyn D. R., KuncS.: Efektywność programów symulacji ciągłych układów dynamicznych, wykorzystujących moduł Parallel Extensions to .NET Framework, uruchamianych na komputerach z procesorami wielordzeniowymi. Studia Informatica Vol. 31, No. 3 (91), Gliwice 2010.
• 6. Advanced Topics :: Parallel for-Loops (parfor) (Parallel Computing Toolbox. (2010) http://www.mathworlcs.com/access/helpdeslelp/toolbox/distcomp/brdqtij-l.htmlbq-of7-l.
• 7. Single Program Multiple Data (spmd) (Parallel Computing Toolbox(tm)). (2010) http ://www.mathworks.corri/access/helpdesk/help/toolbox/distcomprukbno-l. html.
• 8. Interactive Parallel Command Window - MATLAB. (2010) http://www.mathworks.com-/access/helpdesk/help/toolbox/distcomp/pmode.html.
• 9. Working with Codistributed Arrays :: Math with Codistributed Arrays (Parallel Computing Toolbox(tm)). (2010) http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox-/distcomp/bqi9fln-1 .html.
• 10. Amdahl G.M.: Validity of the single-processor approach to achieving large scale computing capabilities. In AFIPS Conference Proceedings vol. 30 (Atlantic City, N.J., Apr. 18-20). AFIPS Press, Reston, Va., 1967.
• 11. Amdahl's law - Wikipedia. (2010). http://en.wikipedia.org/wiki/Amdahrs_law.
• 12. Barnes J., Hut P.: A hierarchical 0(NlogN) force calculation algorithm, Nature, vol. 324 1986.
• 13. Morzymas J.: Poglądowa geometria równowagi trzech ciał. Nauczanie fizyki w wyższych szkołach technicznych. XHI Konferencja, Wrocław 2000. http://www.if.pwr.wroc.pl-/~kon2000/PRACE/Mozrzymas.doc.
• 14. Lagrangian point. (2010) http://en.wikipedia.orgVwiki/Lagrangian_point.
• 15. Solar and Heliospheric Observatory Homepage. (2010) http://sohowww.nascom.nasa.gov.
• 16. Programming and Data Types :: Function Reference (MATLAB(r)). Cell Arrays. (2010) http://www.mathworks.eom/access/helpdesk/help/techdoc/ref/fl6-42340.html#fl6-6840.
• 17. Cell Arrays and Their Contents | Loren on the Art of MATLAB. (2006) http://blogs.mathworks.com/loren/2006/06/21/cell-arrays-and-their-contents.
• 18. Parallel Computing Toolbox. Job and Task Programming. (2010) http://www-mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/distcomp/fl -6010.html#fl -7659.
• 19. Charles A.: Notes: Parallel MATLAB. (2010) http://users.ece.gatech.edu/~acharles6-/MATLAB_ParDoc.pdf.
• 20. Parallel Computing Toolbox - MATLAB (2010). http://www.mathworks.com/products-/parallel-computing.
• 21. Augustyn D. R., Kunc S.: Moduł translacji języka MATLAB na C#, wspomagający tworzenie programów symulacji ciągłych układów dynamicznych, działających w środowisku uruchomieniowym .NET. Studia Informatica Vol. 31 No. 3 (91), Gliwice 2010.
• 22. Wierzbiński S.: Mechanika nieba. PWN, Warszawa 1973.
• 23. Augustyn D.R., Warchał Ł.: Cloud Service Solving N-Body Problem Based on Windows Azure Platform. Communications in Computer and Information Science, Volume 79, Computer Networks, Springer-Verlag, 2010.