Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г




Скачать 270.02 Kb.
НазваниеТехнология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г
страница1/3
Дата конвертации25.12.2013
Размер270.02 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3
ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ МАСШТАБИРУЕМЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ДЛЯ SMP-СИСТЕМ НА БАЗЕ MPI
Берзигияров П.К., Султанов В.Г.
Институт Проблем Химической Физики РАН

142432, Московская область, Черноголовка

parvaz@pro.icp.ac.ru, sultan@ficp.ac.ru
На примере задачи численного моделирования на супер-ЭВМ сложных трехмерных течений, возникающих при развитии гидродинамических Релей-Тейлоровских неустойчивостей, рассматриваются технологические аспекты разработки масштабируемых параллельных вычислений для SMP–систем с использованием библиотеки MPI. Получены расчетные значения ускорений, позволяющие оценить масштабируемость алгоритма и его программной реализации. Приведены значения ускорений, полученные в ходе вычислительного эксперимента.


  1. ВВЕДЕНИЕ


Разработка программных комплексов для проведения крупномасштабных вычислительных экспериментов на параллельных вычислительных системах представляет собой сложную в теоретическом и практическом плане задачу. Существует большое количество работ посвященных различным аспектам параллельного программирования. Как правило, та или иная методология программирования иллюстрируется на сравнительно несложных задачах, и относится, главным образом, к программированию “в малом”. Типичными примерами такого рода задач служат программы для реализации отдельных алгоритмов из области линейной алгебры [1-3], программы для параллельного вычисления числа  [1,2,4] и т.д. Очевидно, что разработка параллельных программ практического уровня сложности представляет собою многоэтапный технологический процесс и не может быть продемонстрирована во всей своей полноте на таких задачах. Говоря о технологии программирования, мы подразумеваем все этапы разработки параллельной программы, начиная с анализа задачи, выбора модели программы, декомпозиции задачи на параллельные процессы и заканчивая вопросами анализа производительности и организации вычислительного эксперимента.

Применение той или иной технологии программирования в значительной мере определяется языковыми и инструментальными средствами параллельного программирования. В последнее время широкую популярность получила библиотека MPI (Message Passing Interface) [1-3, 5-7], представляющая собою стандартизованный набор средств для обмена сообщениями. MPI включает средства для организации индивидуальных типа “точка-точка” и коллективных взаимодействий типа “один-ко-всем”, “все-ко-всем”. Поддерживаются все типы данных для Фортрана и Си. Обеспечивается возможность задания пользовательских топологий процессов (решетка, куб, тор и др.). На сегодняшний день MPI является стандартом “де-факто” для программирования систем с массовым параллелизмом. Известно большое количество реализаций для всех наиболее известных архитектур, включающих не только системы с распределенной памятью, основанными на обмене сообщениями, но и системы с общей памятью. Важными особенностями библиотеки являются портируемость, универсальность и простота. Все это обеспечивает хорошую основу для переноса параллельных приложений с одной платформы на другую.

Другим, определяющим фактором, влияющим на технологию разработки параллельных программ, является архитектурный аспект. Наиболее известными типами архитектур являются векторно-конвейерные системы типа CRAY Y-MP[8], системы с распределенной памятью [9-10] и системы с общей памятью [11,16,17]. На сегодняшний день широкое распространение получили системы с симметричной мультипроцессорностью или SMP-системы[11,16,17]. Типичным представителями такого рода систем являются HP 9000 V-class[11], а также используемая авторами SMP-система RM-600 E20/E60 Siemens Nixdorf [16,17], основанная на архитектуре ccNUMA. Система включает 4GB общей адресуемой памяти и использует до 24 RISC-процессоров MIPS R10000

В рамках настоящей работы рассматриваются следующие технологические этапы в разработке сложных вычислительных программ для систем с массовым параллелизмом:

  1. Анализ задачи и выявление ее потенциального параллелизма;

  2. Выбор модели программы и схемы распараллеливания;

  3. Определение схемы вычислений и программирование задачи;

  4. Компиляция, отладка и тестирование;

  5. Трассировка и профилирование программы;

  6. Проведение вычислительного эксперимента;

  7. Анализ результатов.



2. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ И ВЫЯВЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ПАРАЛЛЕЛИЗМА
Постановка задачи. Рассматривается трехмерная задача, ориентированная на исследование развития гидродинамических неустойчивостей типа Релей-Тейлоровских. Рассмотрим систему уравнений гидродинамики. В общем случае мы можем представить их в следующем виде:

,

где - некоторая гидродинамическая переменная (, , , ). Для упрощения изложения мы рассматриваем задачу в двумерной постановке, в случае трех измерений все последующие выкладки будут аналогичны.
Метод решения. В качестве численного метода решения данной системы уравнений мы рассмотрим метод, предложенный T. Yabbe [12], - метод “cubic-polynomial interpolation”. Метод строится на прямоугольной сетке с постоянным шагом x и y по осям x и y соответственно.

Метод является двухэтапным, на первом этапе мы, используя полную производную по времени, находим значение функции в некоторой точке пространства, а на втором шаге интерполируем это значение обратно на сетку.


  1. Шаг на лагражевой сетке:








  1. Интерполирование обратно на эйлерову сетку








где , .

Значения А1, … , А7 не приводятся для краткости изложения.

Метод достаточно прост в реализации, но из-за наличия в нем интерполяционной процедуры требуется дополнительные расходы по памяти. Как видно из вышеприведенных формул, в методе кроме основных гидродинамических переменных используются еще и их частные производные.

  1   2   3

Похожие:

Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconОсновные классы современных параллельных компьютеров
Основным параметром классификации параллельных компьютеров является наличие общей (smp) или распределенной памяти (mpp). Ниже подробно...
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconВысокопроизводительные  вычисления НА кластерах 
...
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconМатематические проблемы параллельных вычислений
Важным является то обстоятельство, что неполнота учета новых условий работы может в значительной мере снизить эффективность использования...
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconТехнология использования экспертных систем   для диагностики знаний и умений 
Х., 1989. Основной  особенностью  таких  систем  является  то,  что  в  этой  программе 
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconОбзор средств для автоматизации геодезических вычислений. Программа Microsoft Excel. Ее применение для разработки электронных таблиц. Разработка электронной таблицы для автоматизации выполнения практической работы студент 2-го курса Львов К. А
Курсовую работу по теме Обзор средств для автоматизации геодезических вычислений. Программа Microsoft Excel. Ее применение для разработки...
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconЛабораторная работа по курсу: “Технология разработки сетевых корпоративных приложений на базе программного обеспечения фирмы Microsoft ” Инсталляция
Прежде чем начать установку сервера сетевого корпоративного приложения, на основе Office SharePoint Server 2007 необходимо определить...
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconЯзык программирования JavaScript
Технология World Wide Web — это технология ведения гипертекстовых распределенных систем в Internet, и, следовательно, она должна...
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconПредмет: информатика и икт
Слово «компьютер» означает «вычислитель», т е устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе...
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconРежимы вычислений и настройка калькулятора
Пользование памятью архива вычислений и по вторным воспроизведением 
Технология разработки масштабируемых параллельных вычислений для smp-систем на базе mpi берзигияров П. К., Султанов В. Г iconАлгоритмы ускоренных вычислений
Алгебра, которую мы изучаем в школе, позволяет найти удобные алгоритмы для быстрого выполнения арифметических вычислений, например...
Разместите кнопку на своём сайте:
kak.znate.ru


База данных защищена авторским правом ©kak.znate.ru 2012
обратиться к администрации
KakZnate
Главная страница