Машина конечных элементов - Finite element machine

FEMhw.jpg

В Машина конечных элементов (МКЭ) был конец 1970-х - начало 1980-х НАСА проект по созданию и оценке производительности параллельный компьютер для структурный анализ. Конечный элемент завершен и успешно протестирован на Исследовательский центр НАСА в Лэнгли в Хэмптон, Вирджиния.[1] Мотивация для FEM возникла в результате слияния двух концепций: метод конечных элементов из структурный анализ и внедрение относительно недорогих микропроцессоры.

В методе конечных элементов поведение крупномасштабных конструкций (напряжения, деформации и смещения в результате нагружения) определяется следующим образом: приблизительный КЭ-моделью, состоящей из конструктивных элементов (элементов), соединенных в узловых точках конструкции. Расчеты на традиционных компьютерах выполняются в каждой узловой точке, а результаты передаются в соседние узловые точки до тех пор, пока не будет вычислено поведение всей конструкции. На машине конечных элементов микропроцессоры, расположенные в каждой узловой точке, выполняют эти узловые вычисления параллельно. Если узловых точек (N) больше, чем микропроцессоров (P), то каждый микропроцессор выполняет N / P вычислений. Машина конечных элементов состояла из 32 процессорных плат, каждая с Техасские инструменты TMS9900 процессор, 32 Ввод, вывод (IO) и контроллер TMS99 / 4. FEM был задуман, спроектирован и изготовлен в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли. Чип процессора TI 9900 был выбран командой НАСА, поскольку это был первый 16-битный процессор доступный на рынке, который до этого был ограничен менее мощными 8 бит процессоры. Концепция МКЭ впервые была успешно протестирована для решения уравнений изгиба балки на МКЭ Лэнгли. прототип (4 IMSAI 8080-х годов ). Это привело к полномасштабному изготовлению и тестированию МКЭ командой аппаратно-программных приложений МКЭ под руководством Др. Олаф Сторааслы ранее из Исследовательский центр НАСА в Лэнгли и Национальная лаборатория Окриджа (в настоящее время на USEC Первые важные результаты машины конечных элементов задокументированы в: Машина конечных элементов: эксперимент по параллельной обработке (NASA TM 84514).[1]

Основываясь на успехе машины конечных элементов в демонстрации жизнеспособности параллельных вычислений, (наряду с ИЛЛИАК IV и Goodyear MPP ), вскоре были проданы коммерческие параллельные компьютеры. NASA Langley впоследствии приобрело мультикомпьютер Flex / 32 (и более поздний Intel iPSC и Intel Paragon ) для продолжения параллельного конечного элемента алгоритм НИОКР. В 1989 году код решения параллельных уравнений, первый прототип которого был создан на FEM и протестирован на FLEX, был перенесен на первый Cray YMP НАСА через Force[2] (Fortran for Concurrent Execution), чтобы сократить время расчета структурного анализа для перепроектирования космического челнока Challenger Solid Rocket Booster с 54 870 уравнениями с 14 часов до 6 секунд. Это исследование было удостоено первой награды Cray GigaFLOP Performance Award на выставке Supercomputing '89. Этот код превратился в универсальный решатель (GPS) НАСА для матричных уравнений, который используется в многочисленных кодах конечных элементов для ускорения времени решения. GPS ускорился AlphaStar Corporation 'Genoa code 10X, что позволяет в 10 раз больше приложений, за что команда получила награду NASA "Программное обеспечение года" в 1999 году и награду 2000 R&D100.

использованная литература

  1. ^ а б О. Стораасли; С.В. Пиблз; T.W. Крокетт; Дж. Д. Нотт (1982). Машина конечных элементов: эксперимент по параллельной обработке (PDF) (Отчет). НАСА. Получено 9 мая, 2016.
  2. ^ Гарри Ф. Джордан (1986). The Force on the Flex: глобальный параллелизм и переносимость (PDF) (Отчет). НАСА. Получено 9 мая, 2016.
дальнейшее чтение

Смотрите также

Минисуперкомпьютер