Verschobene Frequenzanalyse basierte, schnellere-als-echtzeit Simulation von Energiesystemen auf Grafikeinheiten

In diesem Papier präsentieren wir einen skalierbaren Ansatz basierend auf der latenzbasierten linearen Multischritt-Methoden, um Grafikeinheiten (GPU) zur Beschleunigung der Energiesystem-Simulationen mit elektromagnetischen Transienten zu nutzen. Um ein Gleichgewicht zwischen der Rechenlast und der Genauigkeit zu finden, haben wir das Energiesystem mithilfe der verschobenen Frequenzanalyse modelliert. Um die Hardware effizient zu nutzen, ist unser Rechenansatz so konzipiert, dass sowohl datenparallele als auch aufgabenparallele Ausführungen verwendet werden. Darüber hinaus wird ein graphenbasiertes Entwurf für Threadsicherheit eingeführt, um hohe Skalierbarkeit in den parallelisierten Komponentenberechnungen zu erreichen. Außerdem führt unsere Implementierung eine Übersetzungsschicht für verschiedene heterogene Computerframeworks zur Compile-Zeit ein, damit eine Vielzahl von GPU-Geräten unterstützt werden kann, ohne die Leistung zu verlieren. Abschließend zeigen die Benchmark-Ergebnisse, dass unser Ansatz in der Lage ist, Systeme mit Hunderten bis Tausenden von Knoten schneller als in Echtzeit zu betreiben.