Semantics driven adjoints of the message passing interface

  • Semantische Herleitung der adjungierten Kommunikation des Message Passing Interfaces

Schanen, Michel; Naumann, Uwe (Thesis advisor); Bücker, Martin (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2016)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Kurzfassung

In numerischen Simulationen sind möglichst genaue Ableitung unabdingbar für eine gradientengestützte Optimierung. Finite Differenzen sind eine nutzerfreundliche Lösung, stellen jedoch nur eine Approximierung der Ableitungen durch die Störung der Eingaben dar. Das adjungierte Modell erlaubt es den Gradienten einer skalaren Funktion sowohl in Maschinengenauigkeit als auch in der Komplixitätsklasse der primalen Funktion zu berechnen. Jedoch impliziert das adjungierte Modell eine Datenflussumkehr des Programms, der sich auch in der Message Passing Interface (MPI) Kommunikation widerspiegeln muss. Diese Arbeit erstellt eine Abstraktion der MPI Aufrufe die es erlaubt die adjungierte Kommunikation eines Programms herzuleiten. Es wird ein semantischer Formalismus aufgestellt der die Generierung der adjungierten Kommunikation erleichtert und, sofern möglich, die Verifizierung der Korrektheit erlaubt. Basierend auf diesen semantischen Beschreibungen der adjungierten Kommunikation wird eine adjungierte MPI (AMPI) Bibliothek implementiert, die gekoppelt mit einer algorithmischen Ableitungssoftware, die Generierung der adjungierten Kommunikation in Programmen erlaubt. Diese Implementierung wurde auf das Portable Extensible Toolkit for Scientific computation (PETSc) und auf den Sedimenttransportlöser Sisyphe in Kombination mit dem Strömungslöser OpenTELEMAC angewendet.

Einrichtungen

  • Lehr- und Forschungsgebiet Informatik 12 (Software und Werkzeuge für Computational Engineering) [123120]
  • Fachgruppe Informatik [120000]

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