ملخص
تتغير أجهزة الكمبيوتر بشكل ملحوظ على المستوى الحسابي الأساسي للكمبيوتر في العقد الماضي. بدأت وحدات المعالجة الرسومية (GPUs) وبعض وحدات المعالجة المركزية (CPUs) بشكل متزايد في تقديم أجهزة 16 و8 بت لعمليات الحوسبة الرياضية، والتي تعمل بالتوازي مع الوحدات الكلاسيكية 32 و64 بت. تتميز هذه الوحدات منخفضة الدقة بالكفاءة العالية، ولاستخدامها نحتاج إلى برنامج حتى نتمكن من مزج الدقة. ومع ذلك، فهي لا تتوافق دائمًا مع معيار IEEE 754 الموجود منذ ما يقرب من 40 عامًا، وهذا يجلب بعض التحديات على المستوى الأساسي.
تشير الحوسبة التقريبية إلى تقنيات مثل ثقب الحلقة، أو تحت عوامل حسابية مصممة، أو ذاكرة الجهد المنخفض. تهدف هذه إلى تحديد أجزاء من الخوارزميات التي يمكن تخطيها بأمان من أجل تسريع التطبيق. يجب التحكم في الخطأ الذي يتم تقديمه ويجب أن يكون التطبيق قادرًا على تحمله. تهدف تقنيات ضغط البيانات بالمثل إلى تقليل أثر ذاكرة التطبيق، مما يمكن أن يحقق فوائد في الخوارزميات التي تقضي معظم الوقت في عمليات الذاكرة. في هذا المشروع سوف تقوم بالتحقيق في هذه التقنيات الأساسية في سياق ديناميكيات الموائع الحسابية، المعرفة على نطاق واسع. في البداية، ستدرس أحدث نتائج تطبيق الأساليب في الحوسبة العلمية بشكل عام. ثم ستبني على ذلك وستستخدم معرفتك بخوارزميات العقود مقابل الفروقات لتحديد المجالات التي يمكن أن تحقق فيها هذه التقنيات فوائد.
أخيرًا، ستنفذ تجارب إثبات المفهوم على محاكيات الدقة المخصصة في C أو MATLAB أو Julia بالإضافة إلى استكشاف التشغيل على أحدث الأجهزة مثل NVIDIA A100 أو H100 أو AMD MI250X أو أجهزة ARM A64FX.
النتائج:
نظرًا لأن المشروع المقترح تم تعريفه بطريقة عامة جدًا، فإننا نتوقع من باحث دراسات عليا محتمل أن يقود اتجاهه اعتمادًا على النتائج الأولية من مراجعة الأدبيات. ولذلك، فإن أي نتائج محددة تعتمد بقوة على ذلك. بشكل عام، نتوقع النتائج التالية.
تطورات الخوارزميات والبرامج في عقود الفروقات. يتمتع المشروع بإمكانية جلب مصنوعات برمجية جديدة بالإضافة إلى المساهمات في البرامج الحالية في مجال CFD أو المكتبات الرقمية ذات الصلة المستخدمة في CFD. قد يشتمل البرنامج الجديد على سبيل المثال على إصدار مختلط الدقة لبعض البرامج الموجودة بالفعل والتي يتم تشغيلها بدقة عالية بالكامل.
مساهمات في موضوعات أساسية تتعلق بحساب الكمبيوتر، وضغط البيانات، والحوسبة التقريبية. يمكن نشر هذه المساهمات بشكل منفصل في المجلات أو المؤتمرات المعنية بالإضافة إلى أي منشورات سيقوم باحث الدراسات العليا بإعدادها في المجلات والمؤتمرات الخاصة بعقد الفروقات.
تجارب على أحدث الأجهزة. سنهدف إلى دراسة الدقة المختلطة والتقنيات الأخرى ليس فقط في المحاكاة، ولكن أيضًا في التشغيل على الأجهزة الفعلية. سيؤدي هذا حتماً إلى ظهور نتائج حول السلوكيات الرقمية لأحدث الأجهزة.
