Aceleración de una Herramienta de Mecánica de Sólidos en Arquitecturas Multi- y Many-Cores

Abstract

En el Instituto de Estructuras y Transporte de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de la República - Uruguay, se está trabajando en herramientas numéricas que permitan resolver problemas vinculados al desarrollo de nuevos métodos de diagnóstico de enfermedades utilizando la mecánica de sólidos. Para poder simular el comportamiento mecánico de los tejidos biológicos, es necesario contar con herramientas computacionales que permitan determinar cómo un sólido se deforma ante la aplicación de esfuerzos conocidos. En esfuerzos previos se implementaron rutinas capaces de simular el comportamiento no lineal de sólidos, conformando el simulador MecSolENL. Si bien esta herramienta ha mostrado resultados alentadores, la resolución de problemas de grandes dimensiones o la búsqueda de soluciones de alta precisión numérica presentan importantes limitantes desde el punto de vista computacional. En este trabajo, se estudia la herramienta desarrollada anteriormente, MecSolENL, y se constata que los principales requerimientos computacionales están dados por el manejo de operaciones de álgebra lineal numérica, y en particular, por la resolución de sistemas lineales de ecuaciones dispersos. Se estudian diferentes bibliotecas, disponibles públicamente, para explotar plataformas multi-core, como son MUMPS, PARDISO y PETSc, así como desarrollos propios de métodos iterativos de resolución de sistemas lineales sobre GPUs. La evaluación experimental muestra que los nuevos métodos estudiados ofrecen importantes reducciones en los tiempos de ejecución cuando se los compara con la variante original de la herramienta.