Параллельные вычисления

Одним из ключевых аспектов разработки программного комплекса FlowVision-HPC является реализация технологии параллельных вычислений - одновременных расчётов на нескольких компьютерах, процессорах, ядрах.

Технология параллельных вычислений позволяет добиться двух основных целей:

  • увеличить общий объем доступной физической памяти посредством суммирования физической памяти всех задействованных расчетных узлов,
  • ускорить процесс вычислений.

Распределение ячеек сетки, контактирующих с поверхностью судна, по 16 процессорам (декомпозиция)

 

При наличии узлов с распределённой памятью, распараллеливание осуществляется методом декомпозиции расчетной области на количество подобластей, равное числу используемых процессоров. Для обмена данными между процессорами применяется стандартный интерфейс для межпроцессорной коммуникации MPI (Message Passing Interface). Объёмная декомпозиция расчетной области на подобласти в параллельном режиме осуществляется пакетом ParMETIS, а поверхностная декомпозиция межпроцессорных границ осуществляется пакетом METIS. Для узлов с общей памятью (многопроцессорная платформа или многоядерный процессор) применяется та же технология MPI. В FlowVision-HPC распараллелены все этапы вычислений: декомпозиция расчетной области, построение расчетной сетки, итерационное решение алгебраических уравнений, а также обработка и визуализация результатов расчета.

 


 
 
Распределение ячеек сетки, контактирующих с поверхностями автомобилей, по 16 процессорам (декомпозиция)
 
Ускорение вычислений при увеличении числа процессоров (масштабируемость)


С 2007 года компания ТЕСИС совместно с НИВЦ МГУ является участником федеральной программы по созданию национальной терафлопной параллельной расчетной системы. В рамках этой программы команда разработчиков FlowVision адаптирует программный комплекс к самой современной технике, предназначенной для проведения масштабных вычислений. В качестве аппаратной платформы используется суперкомпьютер СКИФ НИВЦ МГУ (пиковая производительность 60 TFlop/s, процессор Intel Xeon E5472 3.0 ГГц, число процессоров/ядер - 1250/5000).

 

 

 

В тесном сотрудничестве со специалистами НИВЦ МГУ (под руководством член-корр. РАН, доктора физ.-мат. наук Вл. В. Воеводина) осуществляется оптимизация программно-аппаратного комплекса СКИФ-FlowVision с целью повышению эффективности параллельных вычислений. В июне 2008 года были проведены первые практические расчеты на 256 расчетных узлах в параллельном режиме.

Более детальную информацию о технологии параллельных вычислений в программе FlowVision Вы можете найти здесь: Параллельная реализация программного комплекса FlowVision (PDF, 220 КБ).