Kit de herramientas portátil y extensible para computación científica

El Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation ( PETSc , pronunciado PET-see; la S no se pronuncia), es un conjunto de estructuras de datos y rutinas desarrolladas por el Laboratorio Nacional Argonne para la solución escalable ( paralela ) de aplicaciones científicas modeladas por ecuaciones diferenciales parciales . Emplea el estándar Message Passing Interface (MPI) para toda la comunicación de paso de mensajes. PETSc es la biblioteca de software numérico paralelo más utilizada del mundo para ecuaciones diferenciales parciales y cálculos de matrices dispersas . PETSc recibió un premio R&D 100 en 2009. ^{[1] [2] [3]} El grupo de desarrollo central de PETSc ganó el premio SIAM/ACM en ciencia e ingeniería computacional en 2015. ^[4]

PETSc está pensado para su uso en proyectos de aplicaciones a gran escala ; muchos proyectos de ciencia computacional en curso se construyen alrededor de las bibliotecas PETSc . Su diseño cuidadoso permite a los usuarios avanzados tener un control detallado sobre el proceso de solución. PETSc incluye un gran conjunto de solucionadores de ecuaciones lineales y no lineales paralelos que se utilizan fácilmente en códigos de aplicación escritos en C , C++ , Fortran y ahora Python . PETSc proporciona muchos de los mecanismos necesarios dentro del código de aplicación paralela, como rutinas simples de ensamblaje de matrices y vectores paralelos que permiten la superposición de la comunicación y el cálculo . Además, PETSc incluye soporte para matrices distribuidas paralelas útiles para métodos de diferencias finitas . ^[5]

Componentes

Componentes del paquete de software PETSc a partir de la versión 3.15

PETSc consta de una variedad de componentes que constan de clases principales e infraestructura de soporte. Los usuarios suelen interactuar con objetos de las clases de nivel más alto relevantes para su aplicación, objetos esenciales de nivel inferior como vectores y pueden personalizar o ampliar cualquier otro. Todos los componentes principales de PETSc tienen una arquitectura de complementos extensible.

Características y módulos

PETSc proporciona muchas funciones para el cálculo paralelo, divididas en varios módulos:

• Conjuntos de índices, incluidas permutaciones , para indexar en vectores, renumerar, etc.
• Vectores paralelos ; y matrices (generalmente dispersas )
• Dispersa (se encarga de comunicar información de puntos fantasma) y reúne (lo opuesto a los scatter)
• Gestión de datos para mallas paralelas estructuradas y no estructuradas
• Varios formatos de almacenamiento disperso
• Preacondicionadores paralelos escalables , incluidos solucionadores directos multigrid y dispersos
• Métodos del subespacio de Krylov
• Solucionadores no lineales paralelos, como el método de Newton y el GMRES no lineal
• Solucionadores de pasos de tiempo paralelos ( EDO y DAE )
• Solucionadores de optimización paralela , como BFGS
• Creación automática de perfiles de coma flotante y uso de memoria
• Interfaz consistente
• Comprobación intensiva de errores
• Portable para UNIX , Mac OS X y Windows

Véase también

• lista de bibliotecas numéricas

Notas

1. "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 12 de marzo de 2013. Consultado el 1 de mayo de 2013 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
2. "PETSc gana el premio R&D 100 de 2009 | Argonne Leadership Computing Facility". Alcf.anl.gov. 2009-07-21 . Consultado el 2013-05-01 .
3. Jueves, 30/07/2009 - 5:23am (30/07/2009). "PETSc Release 3.0 expande capacidades". Rdmag.com . Consultado el 1/05/2013 .{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
4. "Premio SIAM/ACM en Ciencias Computacionales e Ingeniería". siam.org. 2015-03-18 . Consultado el 2015-04-19 .
5. "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 5 de agosto de 2013. Consultado el 1 de mayo de 2013 .{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )

Bibliografía

• Manual del usuario de PETSc, Satish Balay, Shrirang Abhyankar, Mark F. Adams, Jed Brown, Peter Brune, Kris Buschelman, Victor Eijkhout, William D. Gropp, Dinesh Kaushik, Matthew G. Knepley, Lois Curfman McInnes , Karl Rupp, Barry F. Smith y Hong Zhang, ANL-95/11 Revisión 3.5, Laboratorio Nacional Argonne, junio de 2014.
• Gestión eficiente del paralelismo en bibliotecas de software numérico orientadas a objetos , Satish Balay, William D. Gropp, Lois Curfman McInnes, Barry F. Smith, Modern Software Tools in Scientific Computing, ed. Bruaset et al., págs. 163–202, 1997.
• Simulación numérica de procesos geodinámicos con el Portable Extensible Toolkit for Scientific Computation, RF Katz, MG Knepley, B. Smith, M. Spiegelman y ET Coon, Física de la Tierra y los Interiores Planetarios, 163, págs. 52-68, 2007.
• Ed Bueler: "PETSc para ecuaciones diferenciales parciales: soluciones numéricas en C y Python", SIAM, ISBN 978-1-611976-30-4 (2020). 

Enlaces externos

• El sitio web oficial de PETSc