2.6M - 1. Institut für Theoretische Physik - Universität Stuttgart

4. Parallelisierung
Bei der Parallelisierung wird zumeist ein Rechencluster eingesetzt. Unter einem Rechencluster
wird die Vernetzung mehrerer Einzelrechner zu einem Gesamtsystem verstanden.
Die einzelnen Rechner sind über die Variable Rang gekennzeichnet. Ein Rechner, meist
der mit Rang 0 übernimmt neben den üblichen Rechenoperationen die Führung bzw. Koordination,
d.h. die Verteilung und Zusammenführung der Daten der ” Rechenknechte“.
Dabei kommt diese Struktur gerade den Programmen zu Gute, die über Teilprogramme
verfügen, die unabhängig voneinander gerechnet werden können, so wie dem in Kapitel
2 vorgestellten Quanten-Monte-Carlo-Verfahren. Außerdem können nun statt z.B.
500 Walker auf einem Rechner zu simulieren, genauso gut je 25 Walker auf 20 vernetzten
Rechnern simuliert werden. Bei der Durchführung der Parallelisierung des DQMC-
Verfahrens gibt es einige Punkte zu beachten, auf die im folgenden näher eingegangen
wird.
4.1. Anforderungen an die Programmierung
Auf den Plattformen der Cluster sind verschiedende Implementierungen installiert, die
die Kommunikation zwischen den einzelnen Rechnern standardisieren und damit vereinfachen.
Die Routinen des MPI Forums (http://www.mpi-forum.org), genauer der MPI
Standard ( ” Message-Passing Interface Standard“) wurden in dieser Arbeit verwendet.
Alle Routinen beginnen mit MPI_, enthalten den Kommunikator MPI_Comm_World und
in Fortran eine Fehlerrückmeldevariable ierror .
4.1.1. Initialisierung
Bei der Initialisierung werden nicht nur sämtliche Variablen gesetzt, sondern es muß
sichergestellt sein, daß das Programm, welches auf allen Rechnern gleichzeitig ausgeführt
wird, zwar das Gleiche, aber nicht dasselbe rechnet. Beim Quanten-Monte-Carlo-
Verfahren bedeutet dies, daß der Zufallszahlengenerator für jeden Rechner unterschiedlich
initialisiert werden muß. Dies wird erreicht, indem die Initialisierung des Zufallszahlengenerators
durch die Variable IR den dem Prozessor über das Batchsystem zugewiesenen
Rang enthält, z.B.
IR = −(1 + Rang). (4.1)
Im nächsten Schritt gilt es die Walker (Nc = 500) zu setzen. Wegen der Singularität des
Coulomb-Potentials wäre es ungeschickt den/die Walker in den Koordinatenursprung zu
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