Bilimsel hesaplama algoritmalarının yazılım gerçekleme ve performans karşılaştırma odaklı tasarımları
Software implementation and performance comparison oriented designs of scientific computational algorithms
Yazar: MUHAMMED TORUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖNDER ŞUVAK
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Tez kapsamında, simülasyon yazılımları alanında kullanılabilecek bir araç
tasarlanmıştır. Bu konuda literatür araştırmaları, kod tasarımları ve kodlama işlemleri
yapılmıştır. Çeşitli simülasyonlar içerisinde sisteme yükü fazla olan nümerik
hesaplamaların düşük seviyeli diller arasında yer alan C++ içerisinde gerçekleşmesi
ve simülasyon test sonuçlarının yüksek seviyeli bir dil olan Python dilinde
görüntülenmesini konu alan proje içerisinde birçok yenilikçi yöntem kullanılmıştır.
Tez kapsamında nümerik hesaplamalar ve simülasyon yazılımları için tasarlanmış
olan IT++, Armadillo, Boost, ACML (AMD Core Math Library) ve OpenMP gibi
kütüphaneler araştırılmıştır ve proje kapsamında kullanılmıştır. Yazılım dünyasında
kendilerini kanıtlamış olan bu kütüphaneler, nümerik hesaplamalar yapılırken
karşılaşılan birçok probleme cevap oluşturabilmiştir. Proje, temelinde aile dosya
format yapısını kurulmuştur. Devamında tasarımı yapılan her bir test için özel
dosyalar kullanmıştır. Linux işletim sisteminde tasarlanan projede açık kaynak kodlu
kütüphaneler kullanılmıştır. İşletim sistemi içerisinde önemli araçlardan biri olan
Makefile yapısı, projenin temelini oluşturmaktadır. Kullanılacak olan kütüphaneler,
tasarlanan simülasyon test dosyaları ve son olarak oluşturulan obje dosyaları
Makefile aracı sayesinde birbirine bağlanmaktadır. Tasarlanan araç iki ayrı test ile
incelenmiştir. Bu testler; iki boyutlu, ZUSF (Zaman Uzayında Sonlu Farklar)
yöntemi ile tasarlanmış; "Ayrıştırıcı ve Birleştirici Dalga Kılavuzu Testi" ve iki
boyutlu, ZUSF yöntemi ile tasarlanmış "Fotonik Kristal Doksan Derece Eviren
Dalga Kılavuzu Testidir".

Abstract:
Regarding the scope of the thesis, after the literature review and probe in the
field of simulation software, code designs and coding processes, a tool that can be
used in the simulation software has been designed for this study. Many innovative
methods have been used in the project. The project deals with the realization of
numerical calculations, which are overloaded on the system in various simulations,
through using C ++, which is one of the low-level languages; and the display of
simulation test results in Python that is a high-level language. In this thesis project,
libraries designed for numerical calculations and simulation software such as IT ++,
Armadillo, Boost, ACML (AMD Core Math Library) and OpenMP- have been
examined. These libraries could respond to many problems faced while performing
numerical calculations, so that they have displayed sound and successful outcomes.
The basis of the project relies on the family file format structure and it used special
files for each designed tests. Open source libraries have been used in the project
whose operating system is Linux. Therefore, the problems to be encountered in using
the vehicle designed within the scope of the project in other projects have been
prevented. The "Makefile Structure" forms the basis of the project. Because, the
libraries to be used, the designed simulation test files and the created object files are
linked each other through the Makefile tool. This designed tool has been examined in
two different tests. These tests: "2D FDTD (Finite Difference Time Domain) of
Waveguide Splitter/Combiner" and "2D FDTD of Photonic Crystal 90 Degree Bent
Waveguide".