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{{Infobox_Software
| Name =
| Logo = [[Datei:Dune-logo6.png]]
| AktuelleVersion = 
| AktuelleVersionFreigabeDatum = 
| Betriebssystem = [[Linux]], [[Unix]], [[Apple Mac OS X|OS X]]
| Programmiersprache = [[C++]]
| Kategorie = [[Finite-Elemente-Methode|FEM-Programm]]
| Lizenz = [[GNU General Public Licence|GPL (version 2)]] mit „runtime exception“
| Website = [https://www.dune-project.org www.dune-project.org]
}}

'''Dune''' (''Distributed and Unified Numerics Environment'') ist eine modulare [[C++]]-[[Programmbibliothek|Bibliothek]] zum Lösen von [[Partielle Differentialgleichung|partiellen Differentialgleichungen]] mit gitterbasierten Verfahren.

Dune besteht aus Modulen und umfasst in der Version 2.8 die Teile
* Allgemeine Klassen in ''dune-common'',
* Geometrie-Klassen in ''dune-geometry'',
* Gitterschnittstelle in ''dune-grid'',
* Matrix-, Vektor-Bibliothek und Löser in ''dune-istl'',
* Ansatzfunktionen in ''dune-localfunctions''.
Darüber hinaus gibt es weitere Module, welche zum Teil von Dritten entwickelt werden.

== Geschichte ==
Die Entwicklung von Dune begann 2002 auf Initiative von Prof. Bastian ([[Universität Heidelberg]]) und Dr. Ohlberger (während seiner Habilitation an der [[Albert-Ludwigs-Universität Freiburg]]) sowie Prof. Rumpf (damals [[Universität Duisburg]]). Man strebte ein offenes, nicht an einzelne Universitäten gekoppeltes Entwicklungsmodell an, um das Projekt für eine möglichst breite Nutzergruppe attraktiv zu machen. Aus dem gleichen Grund wurde auch eine Lizenz gewählt, welche es erlaubt Dune in Verbindung mit proprietären Bibliotheken einzusetzen. Auch heute noch stammen die Hauptentwickler aus dem universitären Umfeld.<ref>[https://dune-project.org/community/people/ Liste der Kernentwickler von der Projektseite]</ref>

== Zielsetzung ==
Bei der Entwicklung von Dune wurde von Beginn an angestrebt, neuen Code und existierende Bibliotheken auf [[Effizienz (Informatik)|effiziente]] Art koppeln zu können. Dies ist auch gleichzeitig der Hauptunterschied zu anderen Finite-Element-Programmen.

Dune ist zunächst eine Sammlung von [[Schnittstelle|Softwareschnittstellen]], die abstrakte Konzepte im [[Wissenschaftliches Rechnen|Wissenschaftlichen Rechnen]], wie das eines Gitters, umsetzen. Beim Design der Gitterschnittstelle standen die [[Finite-Elemente-Verfahren]] und [[Finite-Volumen-Verfahren]] im Vordergrund, die Verwendung von [[Finite-Differenzen-Methode|Finite-Differenzen-Verfahren]] ist aber ebenso möglich. Die Gitterschnittstelle ist auch gleichzeitig der am weitesten fortgeschrittene Teil. Sie erlaubt die Beschreibung von strukturierten und unstrukturierten Gittern beliebiger Dimension sowie von Gittern auf Mannigfaltigkeiten. Außerdem erlaubt sie die einfache Verwendung von parallelen Programmierkonzepten im Bereich des [[Hochleistungsrechnen]]s. Es gibt Implementierungen der Gitterschnittstelle für sieben verschiedene Gitter; vier davon erlauben die Verwendung von existierenden Bibliotheken (Stand: 2007). Man kann somit die gleiche Diskretisierung auf unterschiedlichen Gitterimplementierungen verwenden und vergleichen.

== Technik ==
Um die gesetzten Ziele effizient umsetzen zu können, werden verschiedene C++-Techniken wie [[Template (C++)|Template Programmierung]], [[Generische Programmierung]], [[C++-Metaprogrammierung]] und statischer Polymorphismus verwendet. In anderen Bereichen der Softwareentwicklung finden diese Techniken schon lange Anwendung, im Bereich des [[Wissenschaftliches Rechnen|Wissenschaftlichen Rechnens]] ist ihre Verwendung aber noch selten. Sie ermöglichen es dem [[Compiler]], den durch die Abstraktion erzeugten [[Overhead (EDV)|Overhead]] fast vollständig zu eliminieren und fortgeschrittene Optimierungstechniken zu verwenden. Diese Techniken stellen hohe Anforderungen an die Konformität des verwendeten Compilers, was die unterstützten Plattformen einschränkt.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* Oliver Sander: ''DUNE — The Distributed and Unified Numerics Environment.'' Springer International Publishing, 2020, ISBN 978-3-030-59701-6.

== Weblinks ==
* [https://www.dune-project.org Offizielle Website] (englisch)
* [https://www.dune-project.org/about/publications/ wissenschaftliche Veröffentlichungen] (englisch)

[[Kategorie:Freie numerische Software]]
[[Kategorie:C++-Bibliothek]]
[[Kategorie:Software für Finite-Elemente-Berechnung]]

Dune (Software) - Versionsgeschichte

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