We present and analyze a parallel implementation of a parallel-in-time method based on $\alpha$-circulant preconditioned Richardson iterations. While there are a lot of papers exploring this new class of single-level, time-parallel integrators from many perspectives, performance results of actual parallel runs are still missing. This leaves a critical gap, because the efficiency and applicability heavily rely on the actual parallel performance, with only limited guidance from theoretical considerations. Also, many challenges like selecting good parameters, finding suitable communication strategies, and performing a fair comparison to sequential time-stepping methods can be easily missed. In this paper, we first extend the original idea by using a collocation method of arbitrary order, which adds another level of parallelization in time. We derive an adaptive strategy to select a new $\alpha$-circulant preconditioner for each iteration during runtime for balancing convergence rates, round-off errors and inexactness in the individual time-steps. After addressing these more theoretical challenges, we present an open-source space- and doubly-time-parallel implementation and evaluate its performance for two different test problems.


翻译:我们提出并分析平行时间方法的平行实施,该方法以美元/阿尔法$-环球价格为先决条件的Richardson迭代为先决条件。虽然有许多文件从许多角度探讨这一新一类的单级、时间和平行融合器,但实际平行运行的绩效结果仍然缺乏。这留下了一个重大差距,因为效率和适用性严重依赖实际平行运行,而理论考虑的指导有限。此外,许多挑战,如选择良好的参数、寻找适当的通信战略和公平比较按顺序定时方法,很容易被忽略。在本文中,我们首先通过使用任意秩序的合用法来扩展最初的构想,这又增加了另一个平行水平。我们制定适应性战略,为每次循环选择一个新的美元/阿尔法元-环球前置器,以平衡趋同率、回合错误和个别时间步骤的不灵敏性。在应对这些理论性更强的挑战后,我们提出了开放源空间和双时段执行,并评估其两个不同测试问题的业绩。

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