Grid-Computing: eine Basistechnologie für Computational Science
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer
2010
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| Schriftenreihe: | eXamen.press
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVIII, 523 S. Ill., graph. Darst. 235 mm x 155 mm |
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INHALTSVERZEICHNIS TEIL I GRID COMPUTING UND COMPUTATIONAL SCIENCE 1
GRID COMPUTING FUER COMPUTATIONAL SCIENCE 3 DIETMAR FEY 1.1 WAS IST
COMPUTATIONAL SCIENCE? 3 1.2 WAS IST GRID COMPUTING? 5 1.3 GRID
COMPUTING UND COMPUTATIONAL SCIENCE 9 LITERATURVERZEICHNIS 13 TEIL II
GRUNDLAGEN DER INFORMATIK FUER COMPUTATIONAL SCIENCE 2 PARALLELE
RECHNERARCHITEKTUREN 17 BERND KLAUER 2.1 PARALLELE RECHNERARCHITEKTUREN
17 2.1.1 DER SEQUENZIELLE RECHNER 18 2.1.2 PARALLELRECHNER 18 2.2
ORGANISATION PARALLELER ABLAEUFE 29 2.2.1 KONTROLLFLUSS UND DATENFLUSS 29
2.2.2 KOMMUNIKATION 32 2.2.3 ABLAUFPLANUNG 32 LITERATURVERZEICHNIS 37 3
LEISTUNGSMASSE FUER DAS PARALLELE RECHNEN 39 DIETMAR FEY 3.1 SPEED-UP UND
EFFIZIENZ 39 3.2 DAS AMDAHLSCHE GESETZ 40 3.3 DER AMDAHL-EFFEKT 43 3.4
DAS GESETZ VON GUSTAFSON-BARSIS 44 3.5 DIE KARP-FLATT-METRIK 45 3.6 DIE
ISOEFFIZIENZ-FUNKTION 47 BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/991449010 DIGITALISIERT DURCH X INHALTSVERZEICHNIS 3.7
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 48 LITERATURVERZEICHNIS 49 4
PARALLELISIERUNGSTECHNIKEN 51 DIETMAR FEY 4.1 LOSE UND ENG GEKOPPELTE
GRID-STRUKTUREN 51 4.2 AUFFINDEN VON NEBENLAEUFIGKEIT 52 4.2.1 BEISPIEL
MATRIXMULTIPLIKATION 53 4.2.2 BEISPIEL MOLEKULARDYNAMIK 55 4.2.3
GRUPPIEREN UND ORDNEN VON TASKS 57 4.2.4 DATENAUFTEILUNG 60 4.2.5
ENTWURFSBEWERTUNG 61 4.3 ALGORITHMISCHE EBENE 64 4.3.1 PARALLELISMUS AUF
TASKEBENE 66 4.3.2 TEILE UND HERRSCHE-PRINZIP 66 4.3.3 PRINZIP DER
GEOMETRISCHEN ZERLEGUNG 68 4.3.4 REKURSIVE DATENAUFTEILUNG 71 4.3.5
PIPELINE-VERARBEITUNG 73 4.3.6 EREIGNIS-GESTEUERTE KOORDINIERUNG 75 4.4
HILFSSTRUKTUREN FUER DEN ENTWURF PARALLELER PROGRAMME 77 4.4.1
SPMD-MODELL 78 4.4.2 DAS MASTER-WORKER-MODELL 80 4.4.3 PARALLELISMUS IN
SCHLEIFEN 82 4.4.4 FORK'/JOIN-MECHANISMUS 86 4.4.5 GEMEINSAME DATEN 88
4.5 ZUSAMMENFASSUNG 94 LITERATURVERZEICHNIS 97 5 EINE KURZE EINFUEHRUNG
IN MPI 99 ADRIAN KNOTH 5.1 ALLGEMEINES 99 5.2 KONZEPTE 100 5.3 ERSTE
SCHRITTE 101 5.4 EINFACHE PUNKT-ZU-PUNKT-KOMMUNIKATION 102 5.5
KOLLEKTIVE OPERATIONEN 104 5.6 ERWEITERTE PUNKT-ZU-PUNKT-KOMMUNIKATION
106 5.7 MPI UND FORTRAN 113 5.8 ZUSAMMENFASSUNG 114 LITERATURVERZEICHNIS
115 6 OPEN MPI 11 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.2 DER OPEN MPI-CODING-STANDARD
124 LITERATURVERZEICHNIS 126 7 EINE KURZE EINFUEHRUNG IN OPENMP 127
ADRIAN KNOTH 7.1 AUFBAU VON OPENMP 127 7.1.1 GRUNDLEGENDE KONZEPTE 128
7.1.2 STRUKTURIERTE BLOECKE UND ANWEISUNGSFORMATE 132 7.1.3
ARBEITSTEILUNG 133 7.1.4 SPEICHERNUTZUNG ZWISCHEN THREADS 136 7.1.5 DIE
LAUFZEITUMGEBUNG 139 7.1.6 SYNCHRONISIERUNG 140 7.1.7 ABLAUFPLANUNG 144
7.1.8 WEITERE SPRACHEIGENSCHAFTEN 145 LITERATURVERZEICHNIS 146 TEIL III
GRUNDLAGEN DER MATHEMATIK UND PHYSIK FUER COMPUTATIONAL SCIENCE 8
NUMERISCHE VERFAHREN FUER GEWOEHNLICHE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN . 149
MARTIN HERMANN 8.1 ANFANGSWERTPROBLEME 149 DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 149
DISKRETISIERUNG EINER DGL 151 RUNGE-KUTTA-VERFAHREN 152 LOKALER
DISKRETISIERUNGSFEHLER UND KONSISTENZ 158 ENTWICKLUNG VON
RUNGE-KUTTA-VERFAHREN 164 KOLLOKATION UND IMPLIZITE
RUNGE-KUTTA-VERFAHREN 169 GLOBALER FEHLER UND KONVERGENZ 176 SCHAETZUNG
DES LOKALEN DISKRETISIERUNGSFEHLERS UND SCHRITTWEITENSTEUERUNG 178 8.1.9
ABSOLUTE STABILITAET UND STEIFHEIT 181 8.2 RANDWERTPROBLEME 189 8.2.1
EINFUEHRUNG 189 8.2.2 EINFACH-SCHIESSVERFAHREN 190 8.2.3
MEHRFACH-SCHIESSVERFAHREN 193 8.2.4 ZUR PARALLELISIERUNG DES
MEHRFACH-SCHIESSVERFAHRENS .201 LITERATURVERZEICHNIS 203 9
FINITE-DIFFERENZEN-METHODEN 20 XII INHALTSVERZEICHNIS 9.3.2 HERLEITEN
DES SERIELLEN PROGRAMMS 212 9.3.3 DESIGN DES PARALLELEN PROGRAMMS 213
9.3.4 VERVIELFAELTIGEN VON BERECHNUNGEN 216 9.4 STATIONAERE
WAERMEVERTEILUNG 218 9.4.1 HERLEITEN VON GLEICHUNGEN 218 9.4.2 HERLEITEN
DES SERIELLEN PROGRAMMS 219 9.4.3 DESIGN DES PARALLELEN PROGRAMMS 221
9.5 AUSFUEHRUNG IM GRID 222 9.6 ZUSAMMENFASSUNG 223 9.7 ANMERKUNG 223
LITERATURVERZEICHNIS 223 10 PHYSIKALISCHE MODELLE ZUR LICHTAUSBREITUNG
225 MATTHIAS BRINKMANN, MALTE HAGEMANN, UWE LANGBEIN UND ANDREAS
HERMERSCHMIDT 10.1 MODELLE ZUR LICHTAUSBREITUNG 225 10.1.1
LICHTAUSBREITUNG IM STRAHLENMODELL 226 10.1.2 LICHTAUSBREITUNG IM
WELLENMODELL 231 LITERATURVERZEICHNIS 252 TEIL IV GRID COMPUTUNG
INFRASTRUKTUREN 11 SOFTWARESYSTEME FUER DEN BETRIEB VON GRIDS 257 STEFFEN
LIMMER 11.1 DAS GLOBUS TOOLKIT 4 257 11.1.1 DATA MANAGEMENT 258 11.1.2
EXECUTION MANAGEMENT 259 11.1.3 MONITORING & DISCOVERY 260 11.1.4
SECURITY 261 11.2 GRIDWAY 266 11.3 GRIDSPHERE UND GRID PORTLETS 267
11.3.1 IMPLEMENTIERUNG VON PORTLETS 268 11.3.2 EIN PORTLET FUER DIE
SIMULATION ZELLULAERER AUTOMATEN 271 LITERATURVERZEICHNIS 274 12
SICHERHEIT IM GRID 275 DIETMAR FEY 12.1 EINFUEHRUNG 275 12.1.1 GRUNDLAGEN
ZUR SICHERHEIT 276 12.1. INHALTSVERZEICHNIS XIII LITERATURVERZEICHNIS
288 13 GLOBUS-WEBSERVICES 291 STEFFEN LIMMER 13.1 EINLEITUNG 291 13.2
WEBSERVICES ALLGEMEIN 292 13.3 WEBSERVICES UND GLOBUS 297 13.3.1
IMPLEMENTIERUNG EINES WSRF-WEBSERVICES 299 LITERATURVERZEICHNIS 309 14
CONDOR 311 STEFFEN LIMMER 14.1 EINLEITUNG 311 14.2 DAS SYSTEM 312 14.2.1
DER CONDOR-POOL 312 14.2.2 UNIVERSEN 315 14.2.3 DIE SCHLUESSELMECHANISMEN
316 14.2.4 CONDOR UND GRIDCOMPUTING 319 LITERATURVERZEICHNIS 320 TEIL V
COMPUTATIONAL SCIENCE ANWENDUNGEN IN MULTI-CLUSTERN UND GRIDS 15
COMPUTATIONAL STATISTICAL PHYSICS - STOCHASTISCHE SIMULATION VON
DIFFUSIONSPROZESSEN 325 UWE RENNER 15.1 EINLEITUNG 325 15.2
MATHEMATISCHE GRUNDBEGRIFFE DER WAHRSCHEINLICHKEITSRECHNUNG . 327 15.3
ZUFALLSZAHLEN, PSEUDOZUFALLSZAHLEN UND ZUFALLSGENERATOREN 330 15.4
STOCHASTISCHE PROZESSE 332 15.5 KORRELATIONSFUNKTIONEN 334 15.6
ALLGEMEINES ZUR DIFFUSION 335 15.7 KLASSISCHE FLCKSCHE DIFFUSION UND
DIFFUSIONSGLEICHUNGEN 337 15.8 DIFFUSION ALS STOCHASTISCHER PROZESS 339
15.8.1 DIFFUSIONSGLEICHUNG FUER DIE BROWNSCHE MOLEKULARBEWEGUNG 340
15.8.2 DIE ZUFALLSWANDERUNG DER TEILCHEN - RANDOM WALK 341 15.8.3
SPRUNGPROZESSE IN STETIGER ZEIT (CTRW) 344 15.9 ELNSTEIN-BEZIEHUNG 348
15.1 XIV INHALTSVERZEICHNIS 16.3 ZU DEN GRUNDZUEGEN EINER EXAKTEN
KINETISCHEN THEORIE 360 16.4 ZUR BOLTZMANN-MASTER-GLEICHUNG 361 16.5
STOSSINVARIANTEN UND BILANZGLEICHUNGEN 362 16.6 NAEHERUNGS- UND
LOESUNGSMETHODEN DER BOLTZMANN-GLEICHUNG . 363 16.7 AUSBLICK 365
LITERATURVERZEICHNIS 366 17 COMPUTATIONAL PHOTONICS - GRID COMPUTING IN
DER NANOOPTIK 367 CARSTEN ROCKSTUHL, THOMAS PAUL, THOMAS PEITSCH UND
FALK LEDERER 17.1 ZUR BEDEUTUNG DER NANOOPTIK 367 17.2 WARUM GRID
COMPUTING IN DER MODERNEN NANOPOPTIK? 368 17.3 GRUNDLAGEN DER
THEORETISCHEN UND NUMERISCHEN BESCHREIBUNG . 370 17.3.1 GRUNDLAGEN
DER LICHTAUSBREITUNG - DIE MAXWELLSCHEN GLEICHUNGEN 371 17.3.2 EIN
KURZER UEBERBLICK UEBER NUMERISCHE METHODEN ZUR LOESUNG DER MAXWELLSCHEN
GLEICHUNGEN 373 17.4 ANWENDUNGSBEISPIELE 375 17.4.1 PLASMONIK 376 17.4.2
METAMATERIALIEN 378 17.4.3 PHOTONMANAGEMENT IN SOLARZELLEN 380 17.4.4
PHOTONISCHE KRISTALLE UND QUASIKRISTALLE 382 17.5 ZUSAMMENFASSUNG UND
AUSBLICK 383 LITERATURVERZEICHNIS 384 18 COMPUTATIONAL PHOTONICS - DAS
DESIGN VON ORGANISCHEN LEUCHTDIODEN 385 MATTHIAS BRINKMANN, MALTE
HAGEMANN, UWE LANGBEIN UND ANDREAS HERMERSCHMIDT 18.1 FUNKTIONSPRINZIP
ORGANISCHER LEUCHTDIODEN 385 18.2 BERECHNUNG VON ORGANISCHEN
LEUCHTDIODEN 388 LITERATURVERZEICHNIS 390 19 EINFUEHRUNG IN DIE
COMPUTERGESTUETZTE QUANTENCHEMIE 39 INHALTSVERZEICHNIS XV 19.4.6
ZEITABHAENGIGE DICHTEFUNKTIONALTHEORIE 410 LITERATURVERZEICHNIS 412 20
PARALLELE SINGLE-FILE-DIFFUSION MIT ZELLULAEREN AUTOMATEN 415 UWE RENNER
20.1 EINLEITUNG 415 20.2 . MODELLBESCHREIBUNG 416 20.3 DAS MPI-INTERFACE
418 20.4 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN 419 20.5 AUSWERTUNG 421 20.6
AUSBLICK 421 LITERATURVERZEICHNIS 424 21 PERFORMANCE-UNTERSUCHUNGEN IM
MULTI-CLUSTER-GRID 425 STEFFEN LIMMER 21.1 VERWENDETE RECHENLAST 425
21.2 MULTI-CLUSTER-GRID UMGEBUNG 426 21.3 BEWERTUNG MIT HILFE DER
LEISTUNGSMASSE FUER PARALLELRECHNER 426 LITERATURVERZEICHNIS 430 22
VERTEILTE VHDL-SIMULATIONEN - BEISPIEL EINER HIGH-THROUGHPUT- ANWENDUNG
IM GRID 43 1 STEFFEN LIMMER 22.1 EINLEITUNG 431 22.2 PARALLELISIERUNG
432 22.3 PERFORMANCE-TEST 433 LITERATURVERZEICHNIS 438 23 GEOMETRISCHE
ZERLEGUNG 439 ANDREAS SCHAEFER 23.1 EINFUEHRUNG 439 23.2 BEISPIEL:
CONWAY'S GAME OF LIFE 440 23.3 KLASSIFIKATION VON ANWENDUNGEN 444 23.4
GEISTERZONEN 446 23.5 EFFIZIENTE PARALLELISIERUNG 448 23.6
GEBIETSZERLEGUNG 449 23.6.1 AUSGABE UND VISUALISIERUNG 456 23.7
FRAMEWORKS 458 23.8 MUCLUDENT 459 23.9 LOADBALANCING 460
LITERATURVERZEICHNI XVI INHALTSVERZEICHNIS 24.2.1 DIE SERIELLE
IMPLEMENTIERUNG DES ISING-MODELLS 472 24.2.2 DIE PARALLELISIERUNG MIT
HILFE DES *SCHACHBRETT"- VERFAHRENS 475 24.2.3 NUTZEN DER
PARALLELISIERUNG 479 24.3 DAS HEISENBERG-MODELL 480 24.3.1 DIE SERIELLE
SIMULATION DES HEISENBERG-MODELLS 483 24.3.2 DAS PARALLELE PROGRAMM MIT
NICHT-BLOCKIERENDER KOMMUNIKATION 485 24.3.3 VERGLEICH DES SERIELLEN UND
DES PARALLELEN PROGRAMMS . 487 24.4 DAS MODELL EINES MAGNETODIPOLAREN
GLASES 488 24.4.1 DIE SERIELLE SIMULATION 491 24.4.2 DIE PARALLELE
UMSETZUNG DES MODELLS 494 24.4.3 REDUZIERUNG DER KOMMUNIKATION 497 24.5
ZUSAMMENFASSUNG 500 LITERATURVERZEICHNIS 500 25 PARALLELRECHNEREINSATZ
FUER DAS DEMONSTRATIONSBEISPIEL GAMMASTRAHLUNGSTRANSPORT IM HOMOGENEN
SCHLANKEN STAB 503 MANFRED BRAUNE 25.1 GAMMASTRAHLUNGSTRANSPORT IM
HOMOGENEN SCHLANKEN STAB 503 25.2 PARALLELISIERTE NUMERISCHE BEHANDLUNG
EINES HOCHDIMENSIONALEN ANFANGSWERTPROBLEMS GEWOEHNLICHER
DIFFERENTIALGLEICHUNGEN 1. ORDNUNG 506 LITERATURVERZEICHNIS 511 GLOSSAR
513 SACHVERZEICHNIS 517 |
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