Techniques for high-performance distributed computing in computational fluid mechanics

Abstract

This thesis reports the attempts to facilitate the access to high-performance parallel computing resources within a Python programming environment. The net result of this effort are two open source and public domain packages, MPI for Python (known in short as mpi4py) and PETSc for Python (known in short as petsc4py). MPI for Python an open-source software project that provides bindings of the Message Passing Interface (MPI) standard for the Python programming language. Its facilities allow parallel Python programs to easily exploit multiple processors. MPI for Python employs a back-end MPI implementation, thus being immediately available on any parallel environment providing access to any MPI library. PETSc for Python an open-source software project that provides access to the *Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation* (PETSc) libraries within the Python programming language. Its facilities allow sequential and parallel Python applications to exploit state of the art algorithms and data structures readily available in PETSc for the solution of large-scale numerical simulations. MPI for Python and PETSc for Python supported research activities related to the simulation of electrophoretic processes in microfluidic chips.

Esta tesis describe el intento de facilitar el acceso a recursos de cálculo paralelo de alto rendimiento desde un entorno de programación basado en el lenguaje de programación Python. El resultado neto de este esfuerzo son dos paquetes de código abierto, MPI para Python (conocido en breve como mpi4py) y PETSc para Python (conocido en breve petsc4py). MPI para Python es proyecto de software que provee un enlace para la programación en Python con la especificación para paso de mensajes MPI (Mensaje Passing Interface) . Sus facilidades permiten que aplicaciones paralelas desarrolladas en Python aprovechen fácilmente múltiples procesadores. MPI para Python utiliza cualquier implementación disponible de la especificación MPI, por lo cual puede emplearse en una gran variedad de entornos paralelos. PETSc para Python un proyecto de software que proporciona acceso a las bibliotecas PETSc (Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation) en el lenguaje de programación Python. Sus facilidades permiten que aplicaciones secuenciales y paralelas desarrolladas en Python exploten los avanzados algoritmos y estructuras de datos disponibles en PETSc para la solución de problemas simulación numérica de gran escala. MPI para Python y PETSc para Python apoyaron actividades de investigación relacionados con la simulación de procesos electroforéticos en chips microfluídicos.