ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Предлагается разработать новые массово - параллельные алгоритмы и программы для работы на традиционных процессорах (СPU) и графических ускорителях (GPU) для решения газодинамических задач. Решение таких задач крайне необходимо для создания современных двигателей 5 поколения с изменяемым вектором тяги, при проектировании новых космических аппаратов многократного использования, при проектировании и создании летательных аппаратов гражданского и военного назначения. Современные графические ускорители (например TESLA C1060) позволяют проводить расчеты с использованием новой технологии распараллеливания CUDA. Традиционные параллельные алгоритмы не подходят для построения эффективных программ для графических ускорителей. Предлагается построить массово-параллельные алгоритмы и разработать численные методы решения задач гравитационной газовой динамики. В графическом ускорителе TESLA C1060 одновременно работают 240 процессоров, а в ускорителе С2070, основанном на технологии FERMI С2070 448 процессоров. Производительность ускорителя С2070 для операций с одинарной точностью - 1.03 Тфлоп, для операций с двойной точностью - 515 ГФлоп. Графический ускоритель потребляют 238 Вт энергии и могут устанавливаться в обычный персональный компьютер. Для примера, кластер "Чебышёв" Московского Государственного Университета обладает пиковой мощностью 60 Тфлоп. Появление GPU вызывает необходимость пересмотреть традиционные алгоритмы и методы решения задач механики сплошной среды. Это связано с использованием массового параллелизма, то есть гораздо большего количества процессоров, большей ширины шины памяти и очень большой скорости передачи данных - 144 Гб/с. Все это диктует необходимость в разработке новых фундаментальных подходов для решения традиционных задач механики сплошных сред. На западе уже ведутся работы по созданию таких алгоритмов и программ. В данном проекте предлагается максимально использовать возможности современных процессоров СPU, которые обычно используются при расчетах и, кроме того, дополнить их новыми алгоритмами и численными методами, использующими новые возможности графических ускорителей. На сегодняшний день не существует алгоритмов и численных методов, которые позволяют использовать новые технологии графических ускорителей. Планируется создать алгоритмы, численные методы и программы для решения задач гравитационной газовой динамики на интегрированных вычислительных системах, состоящих из традиционных кластерных решениях и графических ускорителей типа FERMI С2070 и TESLA C1060. Технология CUDA появилась около года назад и на сегодняшний день существуют только отдельные программы для решения частных задач механики сплошной среды. Основное отличие предлагаемых новых подходов от существующих на сегодняшний день заключается в том, будет использован массовый параллелизм. В традиционных методах распараллеливание осуществляется чаще всего с помощью методов геометрической декомпозиции. Это означает, что расчетная область разбивается на некоторое количество подобластей (чаще всего равное количеству доступных процессоров) и на каждом процессоре осуществляется ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ расчет одного узла за другим. Технология массового параллелизма CUDA позволяет организовать несколько десятков тысяч параллельных нитей, и в каждой из них рассчитывать свой узел расчетной области. Это позволяет осуществить расчет всей сетки за один шаг. Это совершенно новый подход к построению параллельных алгоритмов и методов решения задач механики сплошной среды.
В рамках общей задачи проекта - построение параллельных алгоритмов решения задач гравитационной и физико-химической газовой динамики для многопроцессорных систем CPU и графических ускорителей GPU за 2013 года проведены следующие работы: 1) Была проведена отладка и тестирование созданных программ на CPU Intel X5650, Intel E5-2630 и графических ускорителях TESLA M2090. Проведено тестирование программ по тестам Сода, Лакса, Седова–Тейлора в одномерной и двумерной постановка. Показано хорошее совпадение полученных данных с аналитическими решениями. 2) Построен алгоритм и программа построения многоуровневой адаптивной сетки, которая позволяет решать дифференциальные уравнения в частных производных с необходимой точностью в областях с большими градиентами исследуемых величин. 3) На основе рассмотренных на предыдущих этапах схем были разработаны алгоритмы для проведения расчетов газодинамических задач с учетом химической кинетики на графических сопроцессорах. 4) Была проведена отладка и тестирование созданных программ на графических ускорителях нового поколения TESLA K20. Тестирование проводилось на ряде тестовых задач о распаде произвольного разрыва в одномерной и двумерной постановках. Было получено хорошее совпадение расчетных данных с аналитическими решениями.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 5 марта 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Построение параллельных алгоритмов решения задач гравитационной и физико-химической газовой динамики для многопроцессорных систем CPU и графических ускорителей GPU |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".