Принципы построения программного комплекса для моделирования физических процессов на гибридных вычислительных системах (на примере комплекса GIMM_FPEIP)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе обсуждается проблема проектирования программных комплексов, предназначенных для моделирования физических процессов на вычислительных системах с гибридной архитектурой, сформулированы принципы построения таких комплексов и приведен пример их реализации на базе комплекса GIMM_FPEIP. Приводится описание процедуры построения программного комплекса GIMM_FPEIP для моделирования теплофизических процессов, протекающих в материалах при облучении их пучками тяжёлых ионов. Построение комплекса GIMM_FPEIP реализовано в соответствии с предъявляемыми требованиями, исходя из интегрируемости GIMM_FPEIP в сложную иерархическую структуру GIMM_NANO и специфики решаемой физической задачи. В состав комплекса GIMM_FPEIP входят вычислительные модули, реализующие параллельные алгоритмы на основе технологий MPI и CUDA, и предназначенные для проведения расчётов на гибридных вычислительных системах. В комплекс GIMM_FPEIP заложена возможность подключать новые вычислительные модули и расширять существующую базу данных физических параметров. При построении комплекса применён модульный подход к структуре комплекса. Это позволило часть общих модулей реализовать в виде отдельных библиотек с возможностью их использования в других программных комплексах. В частности, с использованием этого подхода был создан комплекс 3D моделирования GIMM_FPEIVE. Комплексы GIMM_FPEIP и GIMM_FPEIVE были протестированы на многоядерном кластере ЦИВК ОИЯИ, гибридном вычислительном комплексе К100 (ИПМ им. М.В. Келдыша) и суперкомпьютере «Ломоносов» (МГУ им М.В. Ломоносова).

Об авторах

Евгений Игоревич Александров

Объединённый институт ядерных исследований

Email: aleksand@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Илькизар Валиевич Амирханов

Объединённый институт ядерных исследований

Email: camir@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Елена Валериевна Земляная

Объединённый институт ядерных исследований

Email: elena@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Пётр Валентинович Зрелов

Объединённый институт ядерных исследований

Email: zrelov@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Максим Игоревич Зуев

Объединённый институт ядерных исследований

Email: zuevmax@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Виктор Владимирович Иванов

Объединённый институт ядерных исследований

Email: ivanov@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Дмитрий Владимирович Подгайный

Объединённый институт ядерных исследований

Email: podgainy@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Нил Ратан Саркар

Объединённый институт ядерных исследований

Email: sarker@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Иброхим С Сархадов

Объединённый институт ядерных исследований

Email: ibrohim@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Оксана Ивановна Стрельцова

Объединённый институт ядерных исследований

Email: strel@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Зафар Камаридинович Тухлиев

Объединённый институт ядерных исследований

Email: zafar@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Зариф Алимжонович Шарипов

Объединённый институт ядерных исследований

Email: zarif@jinr.ru
Лаборатория информационных технологий

Список литературы

  2. Пакет прикладных программ GIMM для решения задач гидродинамики на многопроцессорных вычислительных системах / Б.Н. Четверушкин, В.А. Гасилов, С.В. Поляков и др. // Математическое моделирование. - 2005. - Т. 17, № 6. - С. 58-74.
  3. Программный комплекс для моделирования с помощью современных многопроцессорных систем задач механики сплошной среды / С.В. Поляков, Э.М. Кононов, О.А. Косолапов, Т.А. Кудряшова // Вестник РУДН. Серия «Математика. Информатика. Физика». - 2010. - Т. 3, № 1. - С. 101-104.
  4. INMOST - программная платформа и графическая среда для разработки численных моделей на сетках общего вида / Ю.В. Василевский, И.Н. Коньшин, Г. В. Копытов, К.М. Терехов. - М.: Издательство Московского университета, 2013.
  5. Программный комплекс GIMM_NANO / А.А. Бондаренко, Э.М. Кононов, О.А. Косолапов и др. // Труды Международной суперкомпьютерной конференции «Научный сервис в сети Интернет: все грани параллелизма». - 2013. - С. 333-337.
  6. Vineyard G. H. Thermal Spikes and Activated Processes // Radiation Effects. - 1976. - Vol. 29, No 4. - Pp. 245-248.
  7. Амирханов И. В., Дидык А. Ю. и др. Численное исследование фазовых переходов, возникающих в металлах под действием импульсных пучков ионов в рамках модели термического пика // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2013. - № 5. - С. 73-78.
  8. MPI реализация алгоритмов для 2D и 3D моделирования фазовых переходов в материалах, облучаемых тяжёлыми ионами, в рамках модели термического пика / И. В. Амирханов, Е. В. Земляная, Н. Р. Саркар и др. // Вестник РУДН. Серия «Математика. Информатика. Физика». - 2013. - № 4. - С. 80-94.
  9. Зуев М. И. Параллельная реализация на гибридных архитектурах численного решения параболического уравнения. Сравнение программных алгоритмов, реализованных на основе технологий MPI и CUDA // XVII Научная конференция молодых ученых и специалистов (ОМУС-2013) к 100-летию В.П. Джелепова. Сборник аннотаций докладов. - 2013. - С. 45.
  10. Alexandrov E., Alexandrov I., Kolos S., Kotov V. Web Monitoring Interface Architectural Analysis and Design. - 2007. - https://edms.cern.ch/file/822820/ 1/WMI\_Design\_2.pdf.
  11. Soloviev I. et al. ATLAS DAQ Configuration Databases. - 2007. - http:// www.ihep.ac.cn/~chep01/paper/9-025.pdf.
  12. HEPWEB - WEB Page for Monte Carlo Simulations in High Energy Physics / E.I. Alexandrov, V.M. Kotov, V.V. Uzhinsky, P.V. Zrelov // JINR Preprint. - 2011. - No E10-2011-126.
  13. Tecplot. - http://www.tecplot.com/.
  14. Ziegler J. SRIM & TRIM. - http://www.srim.org/.

© Александров Е.И., Амирханов И.В., Земляная Е.В., Зрелов П.В., Зуев М.И., Иванов В.В., Подгайный Д.В., Саркар Н.Р., Сархадов И.С., Стрельцова О.И., Тухлиев З.К., Шарипов З.А., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах