Заседание семинара "Математические проблемы геофизики" 24.01.2017 в 11-00. "Технология решения задач физики плазмы на суперЭВМ", Снытников Алексей Владимирович

Cеминар ИВМиМГ СО РАН: 
Математические проблемы геофизики
Дата / Время проведения: 
вторник, 24 января, 2017 - 04:00
Место проведения: 
Мемориальном кабинете академиков Г.И. Марчука, А.С. Алексеева, Б.Г. Михайленко (3-346)
Докладчик
Ф.И.О. докладчика: 
Снытников Алексей Владимирович
Ученая степень: 
К.ф.-м.н.
Ученое звание: 
Б/з
Должность: 
н.с.
Место работы: 
ИВМиМГ СО РАН
Название доклада: 
Технология решения задач физики плазмы на суперЭВМ
Аннотация доклада: 

по материалам диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук, специальность 05.13.18)

Для решения в рамках кинетического подхода актуальных задач физики
плазмы таких, как моделирование плазменно-пучкового взаимодействия,
солнечные вспышки II и III типа и др. создана суперкомпьютерная
технология. Основными элементами технологии являются
эйлерово-лагранжева декомпозиция расчетной области, реализация
наиболее трудоемких расчетных процедур на ускорителях вычислений,
параметризованная форма реализации метода частиц в ячейках, и методика
межархитектурного переноса программ.

Эйлерово-лагранжева декомпозиция расчетной области представляет собой
сочетание эйлеровой декомпозиции, когда пространство моделирования
разделяется на части между процессорами, и лагранжевой декомпозиции,
когда модельные частицы распределяются между процессорами вне
зависимости от положения в расчетной области.

Алгоритм, реализующий метод частиц в ячейках, и включающий в себя
расчет электромагнитного поля по методу FDTD и расчет движения частиц
с использованием схемы Бориса был перенесен на графические ускорители.
Достигнуто ускорение для стадии расчета движения модельных частиц в 40
раз для графического ускорителя Nvidia Kepler по сравнению с 4-ядерным
процессором Intel Xeon.

Создана параметризованная реализация метода частиц в ячейках для
суперЭВМ гибридной архитектуры.Тем самым достигнута возможность замены
различных вычислительных процедур метода частиц, а также адаптации
кода к особенностям архитектуры суперЭВМ, возможность изменения
размерности задачи,  учета ее физических особенностей.

Методика межархитектурного переноса программ обеспечивает возможность
переноса алгоритма, реализованного для графических ускорителей с
применением технологии CUDA на ускорители Intel Xeon Phi. Данная
методика позволяет проводить расчеты по моделированию динамики плазмы
без изменения кода на суперЭВМ всех архитектур, представленных в
первой десятке наиболее мощных компьютеров мира.