Otimização computacional do módulo de química do BRAMS através de técnicas de paralelismo em plataforma computacional multicore Xeon Scalable Processor

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Borseti, Renato José Policani
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Laboratório Nacional de Computação Científica; Coordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA); Brasil; LNCC; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Computação; Programação (Computadores); Processamento eletrônico de dados; Computação paralela; Modelo BRAMS; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: https://tede.lncc.br/handle/tede/288

A previsão do clima possui um impacto enorme nas atividades humanas, desde a segurança das populações que habitam áreas de risco em épocas de fortes chuvas até na previsão de eventos severos de poluição atmoférica que causam graves problemas de saúde. Para serem realizadas tais previsões os modelos de previsão numérica de tempo devem ser precisos e de resposta rápida. Este trabalho apresenta 6 estratégias para otimizar o desempenho computacional do modelo regional de previsão do tempo BRAMS (Brazilian developments on the Regional Atmospheric Modeling System) em uma máquina com arquitetura multicore de última geração através do módulo da química deste modelo. A química da atmosfera, fundamental para explicar as modificações na constituição dos gases e partículas que compõem a atmosfera, é governada pela equação diferencial parcial de transporte de massa, cuja discretização resulta em um sistema de equações diferenciais ordinárias do tipo stiff pois a concentração das espécies químicas evolui com diferentes ordens de grandeza, sendo utilizado o método de Rosenbrock de 3a ordem em 4 estágios para sua resolução. Em cada estágio do método deve ser resolvido um sistema de equações lineares, cuja matriz corresponde ao mecanismo da química empregado. Este trabalho entrega 3 contribuições: i) O desenvolvimento e estudo de 6 estratégias para a redução do tempo de execução do modelo BRAMS em função da arquitetura utilizada; ii) a entrega de um código otimizado, com redução de 58, 87% no tempo de execução dos estágios do método de Rosenbrock, que já se encontra disponibilizado no site do CPTEC na versão 5.4 e iii) indicações de como empregar as estratégias desenvolvidas segundo a arquitetura do processador da máquina utilizada pelo usuário.