일반기술

병렬 유한 요소법 수치해석 처리기

유한요소법 등의 수치계산을 위해서는 계산하고자 하는 영역을 불연속 노드의 집합인 메쉬의 형태로 변환하고, 각 노드 사이의 관계를 정의하는 이산화 작업을 수행한다. 그런데 계산 영역이 증가하거나 좀더 정확한 계산을 위해서는 노드의 개수가 기하급수적으로 증가하게 되고, 이에 따라 하드웨어의 기본 요구사항이 더욱 높아지게 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 영역 분할법 등의 병렬 유한요소법 수치해석 알고리즘 등의 병렬 연산 기법을 사용하고 있다. 영역 분할법은 전체 영역을 세부 영역으로 분할한 후, 각 세부 영역을 병렬로 계산하기 위하여 세부영역간의 경계조건을 반복법으로 구하는 방법이다. 따라서 계산결과가 수렴할 때까지 매 반복계산해서 프로세서 상호간에 데이터를 주고 받아야 하며, 매 반복 계산마다 프로세스를 동기시켜야 하기 때문에 데이터의 전송량이 많아지고 병렬처리의 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 그러나 기존 기술에 따르면 각 하부영역의 내부노드와 경계노드의 번호정의가 어려워 지금까지는 구조형 메쉬에만 적용되어 왔고, 비구조형 메쉬 생성에서 유한요소법 계산에 이르기까지 전체를 완전히 병렬화하는 데는 어려움이 있었다. 본 기술의 목적은 비구조형 메쉬 생성에서 유한요소법 계산에 이르기까지 전체 계산을 병렬화하여 프로세서의 효율을 극대화하고, 병렬 컴퓨팅을 위한 영역 분할 후 디라우니 메쉬를 이용하여 각 영역의 메쉬를 형성하며, 각 경계영역의 경계노드를 설정하고 디라우니 메쉬의 경계를 설정하는 것을 목적으로 한다. 본 기술은 이러한 목적 달성을 위하여 프로세서 수에 따른 영역을 분할하고, 각 분할 영역에서의 병렬 메쉬를 생성하고 시스템 방정식을 병렬작성 및 통합한 후, 계산된 노드 값을 이용하여 각 분할 영역의 시스템 방정식의 내부 노드값을 계산하는 병렬 컴퓨팅 수치해석 방법이다.본 기술은 유한요소법 수치해석 계산을 수행함에 있어서 병렬 컴퓨팅 알고리즘을 이용함으로써 각 프로세서가 독립적으로 병렬계산을 수행하는 것으로 특징으로 한다. 본 기술은 각 프로세서간의 데이터 전송이 단 일회만 발생하므로 각 프로세서의 독립성을 크게 향상시킬 수 있고, 계산해야하는 노드의 수를 크게 감소시킴으로써 초고속 병렬처리를 위한 효율성을 높일 수 있는 특징이 있다.본 기술은 계산해야 하는 노드의 수를 크게 감소시킴으로써 초고속 병렬 처리를 위한 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.본 기술이 적용될 수 있는 구조해석 소프트웨어의 시장은 소프트웨어의 가격이 고가이며, 고성능 고가의 하드웨어도 필요한 분야로서 전세계 시장 분야는 약 60억 달러 수준이고, 매년 25%의 신장률을 보이고 있는 분야로서 시장의 규모는 크다고 할 수 있다.