4.6 Grenzen des Gaußschen Lösers



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4.6 Grenzen des Gaußschen Lösers

 

Das primäre Hindernis, einen Gauß-Löser zur Faktorisierung der Matrix für große Gleichungssysteme anzuwenden, liegt darin, daß keine Methode bekannt ist, welche die Knoten so numeriert, daß nahezu keine zusätzlichen Einträge beim Faktorisierungsprozeß entstehen. Diese Problematik soll auch das folgende Beispiel veranschaulichen.

Die erste Spalte der Tabelle zeigt die Anzahl der Tetraederelemente. Ausgangspunkt ist das Gitter einer vereinfachten DRAM-Verdrahtungstruktur (Abbildung 6.1) einer Zelle vom Anfang des Kapitels 6.gif Um das Problem mit vier Leitern, zwei halben Bitleitungen, einer Wortleitung und einer Erdungsfläche zu lösen, sind drei Energieberechnungsläufe notwendig. Die Matrix mit einem Rang von wird aus zehnknotigen Tetraederelementen aufgebaut. Die Anzahl der Gitterelemente wird für den zweiten Testblock der Tabelle über einen Verfeinerungsschritt, wobei jeder Tetraeder in acht Untertetraeder zerteilt wird, auf Tetraeder erhöht. Der dritte Block wird aus verfeinerten Elementen gebildet. Die dritte Spalte der Tabelle mit oder gibt den Rang und die mittlere Zeilenbesetzung für die strikte untere Dreiecksmatrix an.

Die benötigte Gesamtberechnungszeit für eine ALPHA 7640/200MHz unter dem Betriebssystem VMS findet man in Spalte vier. Den Zeitaufwand der ersten Iteration bzw. Faktorisierung der Matrix unter Anwendung des Gaußschen Löser zeigt die fünfte Spalte.

Während die CG-Löser bei einem Gleichungssystemrang von mit ca. 100 MBytes das Auslangen finden, ist es unmöglich, dieses Beispiel mit einem Gaußschen Löser, einem 1-GByte-Hauptspeicher und nach dem Cuthill-McKee-Verfahren geordneten Knoten zu berechnen.

Untersucht man den benötigten Zeitaufwand für einen Rang von , der in den Normalbereich für realistische Anwendungen fällt, so liegt auch hier der benötigte Zeitaufwand für den Gaußschen Löser indiskutabel hoch.



Martin Stiftinger
Fri Nov 25 16:50:24 MET 1994