Параллельные высокоточные алгоритмы на неструктурированных сетках для моделирования сжимаемых турбулентных течений на гибридных суперкомпьютерах

Номер гранта:12-01-33022
Область научного знания:математика, механика, информатика
Тип конкурса: (мол_а_вед)(мол_а_вед) конкурс на лучшие научные проекты, выполняемые ведущими молодежными коллективами
Год выполнения:2012г.
Руководитель: Горобец А.В.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Проект посвящен разработке эффективных параллельных алгоритмов для крупномасштабных расчетов задач газовой динамики и аэроакустики на гибридных (гетерогенных) вычислительных системах, высокая производительность которых обусловлена применением массивно-параллельных ускорителей. Наиболее распространенным типом таких ускорителей в настоящее время  являются графические процессоры GPU (Graphics Processing Units).

Рассматривается класс алгоритмов для моделирования сжимаемых турбулентных течений в областях сложной геометрии с использованием численных схем повышенного порядка аппроксимации на неструктурированных тетраэдральных и гибридных сетках. Основная область применения данных алгоритмов – крупномасштабные суперкомпьютерные расчеты фундаментальных задач аэродинамики, целью которых являются исследования сложных физических явлений, таких как турбулентность и генерация шума турбулентными течениями.

Для того чтобы эффективно использовать различные архитектуры вычислительных систем, как существующих, так и перспективных, предлагается многоуровневая параллельная модель, сочетающая принципиально различные типы параллелизма. На первом уровне будет использоваться MPI для объединения узлов в рамках модели с распределенной памятью, на втором уровне – OpenMP для модели с общей памятью внутри многоядерных узлов. На третьем уровне, на котором сосредоточены основные усилия проекта, посредством открытого вычислительного языка OpenCL будут задействованы массивно-параллельные ускорители. OpenCL поддерживается основными производителями оборудования (в том числе Intel, AMD, IBM, NVIDIA, Apple, Sony), что позволит задействовать не только GPU  NVIDIA и AMD/ATI, но и другие типы ускорителей, такие как Intel MIC, CELL, без переписывания заново реализации под новую архитектуру.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Проект посвящен разработке эффективных параллельных алгоритмов для крупномасштабных расчетов задач газовой динамики и аэроакустики на гибридных (гетерогенных) вычислительных системах, высокая производительность которых обусловлена применением массивно-параллельных ускорителей. Рассматривается класс алгоритмов для моделирования сжимаемых турбулентных течений в областях сложной геометрии с использованием численных схем повышенного порядка аппроксимации на неструктурированных тетраэдральных и гибридных сетках. За отчетный период выполнена реализация посредством открытого вычислительного стандарта OpenCL основных базовых операций газодинамических алгоритмов для схем повышенного порядка с центрами в узлах и в элементах. В число операций входят: реконструкция конвективной части потоков, расчет полиномиальных коэффициентов, расчет узловых градиентов, шаг интегрирования по времени и другие. Исследованы различные варианты реализации, выполнена оптимизация базовых операций под архитектуры GPU AMD и NVIDIA, выполнена отладка, тестирование, верификация. Применения программной инфраструктуры гетерогенных вычислений (в качестве службы системного уровня) отработано на примере упрощенного газодинамического алгоритма.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 04.02.2023.

Фотогалерея:

3 5 1 4 2
Помог ли вам материал?
34    52