Object-oriented and distributed scientific computing (Q2724191)

Kurzfassung: Ziel der Arbeit ist es, die Vorteile der Objekttechnologie für industrielle Anwendungen des Wissenschaftlichen Rechnens zu demonstrieren. Da industrielle Simulationsanwendungen eine besonders hohe numerische Leistungsfähigkeit erfordern, ergeben sich generell zwei Anforderungen zur Akzeptanz objektorientierter Methoden in diesem Bereich: neben der Verbesserung der Qualität des Software Engineering Prozesses müssen die in den Programmtext eingeführten numerischen Abstraktionen effizient in ein ausführbares Programm umgesetzt werden. Weiterhin ist im Zuge der zunehmend netzwerk-orientierten Arbeitsweise im Wissenschaftlichen Rechnen die Integration objektorientierter Verteilungsmechanismen wünschenswert, die sowohl auf Internet- als auch Intranet-Basis die verteilten Arbeitsprozesse des Wissenschaftlichen Rechnens unterstützen.NEWLINENEWLINENEWLINEDazu wurde ein objektorientierter Entwurf einer industriellen Fortran 77 Strömungssimulationsanwendung erstellt und implementiert. Ein derart komplexes Verfahren wurde bislang noch nicht objektorientiert realisiert und hinsichtlich der Effizienz untersucht. Die objektorientierte Strömungsberechnung wurde in den Programmiersprachen C++ und Java implementiert. Die Evaluierung erster C++ Umsetzungen war Ausgangspunkt für Optimierungen des objektorientierten Entwurfs und neuer, verbesserter Implementierungen. Eine verbesserte Qualität der Strömungsberechnung ergab sich durch die Pseudo-Kode ähnliche Formulierung und die bessere Flexibilität des objektorientierten Programmtexts durch die eingeführten Abstraktionen. Die optimierte C++ Strömungsberechnung zeigt bereits eine Effizienz, die den hohen Ansprüchen der industriellen Praxis genügt: das Laufzeitverhältnis der C++ Implementierung zu der Fortran 77 Implementierung beträgt Faktor 1.5. Die Effizienz der interpretierten Java Implementierung ist durch eine andere Wahl des Ausführungsmodells ausbaufähig.NEWLINENEWLINENEWLINEDie Java Version der objektorientierten Strömungssimulation und ein ebenfalls in dieser Arbeit entwickeltes Java Visualisierungswerkzeug für technische Geometrien wurde weiterhin für die Demonstration der verteilten, rechnergestützten, graphischen Zusammenarbeit auf Basis des World Wide Webs verwendet. Es wurde ein Web Modell entwickelt, das auf einer synchron replizierten Java Simulationsumgebung aufbaut und den verteilten Zusammenarbeitsprozeß graphisch unterstützt. In diesem neuen Web Modell liegt der Schwerpunkt der Untersuchung auf der beliebigen d.h. insbesondere auch der weltweiten, geographischen Verteiltheit der zusammenarbeitenden Experten und der daraus sich ergebenden hohen Anforderungen an die Qualität der Interaktivität des Web Modells.