Programação paralela do método dos elementos de contorno

Abstract

O presente trabalho explora técnicas de programação de alto desempenho para aperfeiçoar um código de método dos elementos de contorno (MEC). Serão discutidas as vantagens da implementação da programação em paralelo, passando por uma revisão teórica sobre vetorização, multi-threading e programação paralela em clusters. A implementação do MEC foi escrita em Python devido a facilidade de programação que reduz o tempo gasto na etapa de desenvolvimento. Serão avaliadas as partes que mais consomem tempo de processamento para uma otimização utilizando a biblioteca Cython, que transforma trechos do programa em extensões em C. Foi explorado o uso de Softwares livres, Open Source, para soluções de geração de CAD (FreeCad, Designspark Mechanical), geração de malha (GMSH), leitura e conversão de malha (Meshio), visualização e pós-processamento (ParaView). Por fim, foi analisado o impacto da implementação de paralelismo, com memória compartilhada, em um dos trechos críticos da rotina de cálculo e foram discutidos os aspectos práticos e dificuldades técnicas, deste método, com o intuito de fomentar o uso de novas práticas mais eficientes de programação. A paralelização da rotina de integração, existente no código, aumentou a velocidade por um fator igual ao número de processadores utilizados.