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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Paralelismo aplicado à simulação do processo de secagem de grãos
Autor(es): Silva, Hígor Uélinton da
Primeiro Orientador: Schepke, Claudio
Resumo: Estima-se que entre 10 % a 25 % da safra de grãos é perdida na pós-colheita. A secagem é uma das etapas mais críticas na sequência do processamento do grão para sua correta conservação após a colheita. Considerando que a massa do grão é uma quantidade de espaços sólidos e vazios (orifícios) através dos quais um fluido pode passar, a secagem do grão pode ser considerada um problema de meio aberto-poroso acoplado. Um modelo matemático e de simulação computacional foi previamente proposto para descrever a convecção em um fluxo livre com um obstáculo poroso aplicado à secagem de grãos. A partir dele, um esquema de dinâmica de fluidos computacional foi implementado em FORTRAN usando o método dos volumes finitos para simular e calcular as soluções numéricas. Já neste trabalho de conclusão de curso, o foco foi reduzir o tempo de execução da aplicação. Para determinar um modelo de paralelização eficiente para este problema, decidiu-se abordar as interfaces OpenMP, OpenACC e StarPU. O tempo total de simulação foi 8 vezes menor para uma arquitetura multicore (16 núcleos físicos) usando OpenMP e 17,3 vezes menor com uma única GPU (Quadro M5000) usando OpenACC. Ao contrário das outras duas, StarPU não proporcionou redução no tempo de execução da aplicação. Ainda, verificou-se que aumentar o número de tarefas/cores não é eficiente, uma vez que o tempo de execução piora. Dados os resultados, e uma análise mais aprofundada com a ferramenta StarVZ, pode-se concluir que a quantidade de computação em cada rotina paralelizada não foi suficiente para justificar os custos de criação das tarefas e gestão delas pelo runtime.
Abstract: It is estimated that between 10 % to 25 % of the grain crop is lost post-harvest. Drying is one of the most critical steps in the sequence of grain processing for its correct conservation after harvest. Considering that the grain mass is an amount of solid and empty spaces (holes) through which a fluid can pass, grain drying can be considered an coupled openporous medium problem. A mathematical and computer simulation model was previously proposed to describe convection in a free flow with a porous obstacle applied to grain drying. From it, a computational fluid dynamics scheme was implemented in FORTRAN using the finite volume method to simulate and calculate numerical solutions. In this course conclusion work, the focus was to reduce the execution time of the application. To determine an efficient parallelization model for this problem, it was decided to address the OpenMP, OpenACC and StarPU interfaces. The total simulation time was 8 times lower for a multicore architecture (16 physical cores) using OpenMP and 17.3 times lower with a single GPU (Quadro M5000) using OpenACC. Unlike the other two, StarPU did not provide a reduction in application execution time. Also, it was found that increasing the number of tasks/cores is not efficient, since the execution time gets worse. Given the results, and a more in-depth analysis with the StarVZ tool, it can be concluded that the amount of computation in each parallelized routine was not enough to justify the costs of creating the tasks and managing them by runtime.
Palavras-chave: Ciência da Computação
Grãos - Secagem
Aplicações científicas
Simulação (Computadores)
Paralelismo
Computer science
Grains - Drying
Scientific apllications
Simulation (Computers)
Parallelism
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
Citação: SILVA, Hígor Uélinton da. Paralelismo aplicado à simulação do processo de secagem de grãos. Orientador: Claudio Schepke. 2022. 105p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Ciência da Computação) – Universidade Federal do Pampa, Curso de Ciência da Computação, Alegrete, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/6895
Data do documento: 10-Mar-2022
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