Exploiting mesh structure to improve multigrid performance for saddle-point problems
Notice bibliographique
Résumé
In recent years, solvers for finite-element discretizations of linear or linearized saddle-point problems, like the Stokes and Oseen equations, have become well established. There are two main classes of preconditioners for such systems: those based on a block-factorization approach and those based on monolithic multigrid. Both classes of preconditioners have several critical choices to be made in their composition, such as the selection of a suitable relaxation scheme for monolithic multigrid. From existing studies, some insight can be gained as to what options are preferable in low-performance computing settings, but there are very few fair comparisons of these approaches in the literature, particularly for modern architectures, such as GPUs. In this paper, we perform a comparison between a Block-Triangular preconditioner and monolithic multigrid methods with the three most common choices of relaxation scheme – Braess-Sarazin, Vanka, and Schur-Uzawa. We develop a performant Vanka relaxation algorithm for structured-grid discretizations, which takes advantage of memory efficiencies in this setting. We detail the behavior of the various CUDA kernels for the multigrid relaxation schemes and evaluate their individual arithmetic intensity, performance, and runtime. Running a preconditioned FGMRES solver for the Stokes equations with these preconditioners allows us to compare their efficiency in a practical setting. We show that monolithic multigrid can outperform Block-Triangular preconditioning, and that using Vanka or Braess-Sarazin relaxation is most efficient. Even though multigrid with Vanka relaxation exhibits reduced performance on the CPU (up to 100% slower than Braess-Sarazin), it is able to outperform Braess-Sarazin by more than 20% on the GPU, making it a competitive algorithm, especially given the high amount of algorithmic tuning needed for effective Braess-Sarazin relaxation.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».