Motivation
High-Performance Computing (HPC) gehört heute in vielen wissenschaftlichen Disziplinen zu den grundlegenden Forschungsmethoden. Höchstleistungsrechner erreichen seit diesem Jahr die Exa-flop-Leistungsklasse (mindestens 1018 Operationen pro Sekunde). Damit Anwendungen die Leistung von Exascale-Systemen effizient ausnutzen können, muss die Skalierbarkeit auf sehr großen und heterogenen Systemen verbessert werden. Eine Vielzahl von Komponenten sind für moderne Höchstleistungsrechner notwendig: vom Prozessor über Datenspeicher und Dateisystem bis zu Software und Algorithmen. Für alle diese Komponenten sind auch neue Technologien und Anpassungen an bestimmte Anwendungen und Schnittstellen notwendig.Ziele und Vorgehen
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Open-Source-Frameworks für Fluiddynamiksimulationen auf Exascale-Rechnern durch Zuhilfenahme adaptiver Gitter. Im Vorhaben werden dynamische, adaptive Gitter in kommerziellen und wissenschaftlichen Strömungssimulationscodes getestet und für heterogene Rechensysteme erweitert. Adaptive Gitter bieten den Vorteil, dass sich die Auflösung einer Simulation den Anforderungen anpassen kann. Komplexe Bereiche einer Simulation gewinnen somit an Genauigkeit, während in anderen Bereichen einer Simulation Rechenzeit gespart wird. Trotz der enormen Rechenleistung von Exascale-Systemen erfordert die Erdsystemmodellierung weitere technische Innovationen, um an Genauigkeit zu gewinnen und die Energieeffizienz zu steigern. Innovationen und Perspektiven
Durch die innovative Nutzung adaptiver Gitter wird das Vorhaben effiziente Simulationen auf hochmodernen heterogenen Rechensystemen der Exascale-Klasse ermöglichen. Die Lösungszeit (time to solution) soll im Vorhaben stark reduziert werden, was zu einer höheren Praktikabilität führt. Dadurch können die Klima- und Erdsystemsimulationen auch für industrielle Zwecke künftig noch genauer, schneller und energiesparsamer berechnet werden.
