유한요소기계

Finite element machine
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유한요소기계(FEM)는 구조해석을 위한 병렬 컴퓨터의 성능을 구축하고 평가하기 위한 1970년대 후반에서 1980년대 초반의 NASA 프로젝트였다. FEM은 버지니아주 햄튼에 있는 NASA 랭글리 연구 센터에서 완성되어 성공적으로 시험되었다.[1] FEM에 대한 동기는 구조해석의 유한요소법과 상대적으로 저렴한 마이크로프로세서의 도입이라는 두 개념의 합병에서 비롯되었다.

유한요소법에서 대규모 구조물의 거동(하중조건에 따른 스트레스, 변형 및 변위)은 구조 노드 지점에 연결된 구조요소(부재)로 구성된 FE 모델에 의해 근사치된다. 전통적인 컴퓨터의 계산은 각 노드 지점에서 수행되며 전체 구조의 동작이 계산될 때까지 인접한 노드 포인트로 결과를 전달한다. 유한요소 기계에서, 각 노드 지점에 위치한 마이크로프로세서는 이러한 결절 계산을 병렬로 수행한다. 마이크로프로세서(P)보다 노드 포인트(N)가 많으면 각 마이크로프로세서가 N/P 연산을 수행한다. 유한요소 기계는 텍사스 인스트루먼트 TMS9900 프로세서와 32개의 입출력(IO) 보드, TMS99/4 컨트롤러를 각각 갖춘 32개의 프로세서 보드를 포함하고 있었다. FEM은 NASA 랭글리 연구 센터에서 구상, 설계, 제작되었다. TI 9900 프로세서 칩은 NASA 팀에 의해 선택되었는데, 이 칩은 시장에 출시된 최초의 16비트 프로세서였기 때문에 그 때까지 덜 강력한 8비트 프로세서로 제한되었다. FEM 개념은 Langley FEM 프로토타입(4 IMSAI 8080s)에서 빔 벤딩 방정식을 해결하기 위해 처음 성공적으로 시험되었다. 이로써 Olaf Storaasli 박사가 이끄는 FEM 하드웨어 소프트웨어 애플리케이션 팀의 본격적인 FEM 제작 및 테스트는 NASA 랭리 연구 센터와 오크 리지 국립 연구소(현 USEC)의 전신이었다. 첫 번째 중요한 유한요소 기계 결과는 다음에서 문서화된다. 유한요소 기계: 병렬 처리 실험([1]NASA TM 84514).

Limited Element Machine이 Parallel Computing 실행 가능성, (ILLIAC IV 및 Goodyear MPP와 함께) 시연에 성공한 것을 바탕으로 상업용 병렬 컴퓨터가 곧 판매되었다. NASA 랭글리는 이후 플렉스/32 멀티콤퍼터(이후 Intel iPSC 및 Intel Paragon)를 구입하여 병렬 유한요소 알고리즘 R&D를 계속 진행하였다. 1989년 FEM에서 첫 번째 프로토타입을 제작하고 FLEX에서 시험한 평행 방정식 솔버 코드를 포스[2](Force(Fortran for Concurrent Execution)를 통해 NASA 최초의 크레용 YMP에 포팅하여 54,870개의 방정식을 가진 우주왕복선 챌린저 고체 로켓 부스터 재설계용 구조 분석 연산 시간을 14시간에서 6초로 단축했다. 이 연구 성과는 89년 슈퍼컴퓨팅에서 제1회 Cray GigaFLOP Performance Award를 수상하였다. 이 코드는 솔루션 시간을 단축하기 위해 수많은 유한 요소 코드에 사용되는 매트릭스 방정식용 NASA의 범용 솔버(GPS)로 진화했다. GPS는 알파스타사의 제노바 코드 10X를 가속화하여, 팀이 NASA의 1999년 올해의 소프트웨어 상과 2000년 R&D100 상을 받은 10배 더 큰 응용 프로그램을 허용했다.

참조

  1. ^ a b O.O. Storaasli; S.W. Peebles; T.W. Crockett; J.D. Knott (1982). The finite element machine: An experiment in parallel processing (PDF) (Report). NASA. Retrieved May 9, 2016.
  2. ^ Harry F. Jordan (1986). The Force on the Flex: global parallelism and portability (PDF) (Report). NASA. Retrieved May 9, 2016.
추가 읽기

참고 항목

미니수페르 컴퓨터