Решение вычислительно емких задач с использованием графических ускорителей Файзуллин Р.Т. Хныкин И.Г. Свенч А.А. Стишенко П.В. Фефелов В.Ф.

Вычислительные мощности CPU и GPU Графические ускорители: высокая производительность; высокая производительность; сложное программирование; сложное программирование; узкий круг задач, которые могут эффективно использовать GPU. узкий круг задач, которые могут эффективно использовать GPU.

Ограничения модели необходима синхронизация для выполнения однотипных операций с памятью; необходима синхронизация для выполнения однотипных операций с памятью; высокая стоимость обмена данных между памятью хоста и GPU; высокая стоимость обмена данных между памятью хоста и GPU; 32 потока (warp) всегда выполняют ОДНУ команду; 32 потока (warp) всегда выполняют ОДНУ команду; при каждом обращении к памяти всегда считывается большой блок памяти; при каждом обращении к памяти всегда считывается большой блок памяти; высокая латентность памяти для каждого запроса; высокая латентность памяти для каждого запроса; на все активные потоки мультипроцессора выделяется ограниченное количество регистров; на все активные потоки мультипроцессора выделяется ограниченное количество регистров; запуск каждого ядра сопровождается небольшой задержкой. запуск каждого ядра сопровождается небольшой задержкой.

Гибридный суперкомпьютер

Программная система управления проектами

Трехфакторная авторизация (SSL, Программа загрузки проекта, Операционная система) Компиляция проектов, использующих все узлы системы C / C++ / FORTRAN + HPMPI / MPICH / OpenMPI + CUDA / OpenCL Замкнутая среда выполнения программ пользователя Удобный web-интерфейс пользователя Система полуавтоматической обработки заданий Автоматизация действий администратора

Задачи Решение больших СЛАУ Решение больших СЛАУ Расчет оптимальных режимов работы трубопроводных систем Моделирование многоцентровой адсорбции сложных молекул Моделирование многоцентровой адсорбции сложных молекул Моделирование транспортных потоков Моделирование транспортных потоков Решение задач криптографического анализа Решение задач криптографического анализа

Решение больших СЛАУ Количество неизвестных более 10 7 Разреженная модель хранения матриц не подходит для GPU

Расчет оптимальных режимов работы трубопроводных систем Расчетная задача – определение расходов и давлений в заданной системе трубопроводов; Генерация вариантов для обсчета и оценка их стоимости оптимально рассчитывается на кластере CPU; Распараллеливание по вариантам; Итерации метода могут быть запущены параллельно, кластер GPU даст большую производительность.

Моделирование многоцентровой адсорбции сложных молекул Рассматривается параметрическая модель адсорбционной системы, в основе которой лежит модель решеточного газа (МРГ), с использованием методов Монте-Карло и трансфер-матрицы. Представленные алгоритмы естественным образом реализуются для гибридных суперкомпьютерных систем.

Публикации по тематике работы [1] Файзуллин Р.Т., Свенч А.А., Соловьев В.А., Фефелов В.Ф., Хныкин И.Г. Гибридная суперкомпьютерная система. Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ2011): труды международной научной конференции (Москва, 28 марта – 1 апреля 2011 г.) – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, – 730 с. – С. 652–656. Файзуллин Р.Т., Свенч А.А., Соловьев В.А., Фефелов В.Ф., Хныкин И.Г. Гибридная суперкомпьютерная система. Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ2011): труды международной научной конференции (Москва, 28 марта – 1 апреля 2011 г.) – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, – 730 с. – С. 652–656. Файзуллин Р.Т., «О решении нелинейных алгебраических систем гидравлики», Сиб. журн. ин-дустр. матем., 2:2, Файзуллин Р.Т., «О решении нелинейных алгебраических систем гидравлики», Сиб. журн. ин-дустр. матем., 2:2, Логинов К.В., Мызников А.М., Файзуллин Р.Т., «Расчет, оптимизация и управление режимами работы больших гидравлических сетей», Матем. моделирование, 18:9 (2006). Логинов К.В., Мызников А.М., Файзуллин Р.Т., «Расчет, оптимизация и управление режимами работы больших гидравлических сетей», Матем. моделирование, 18:9 (2006). Мызников A.M., Файзуллин Р.Т. Уточнение коэффициентов сопротивления в сложных гидравлических сетях по результатам ограниченного числа измерений, Теплофизика и аэромеханика. - Новосибирск: ИТФ СО РАН, т.12, 2. - С Мызников A.M., Файзуллин Р.Т. Уточнение коэффициентов сопротивления в сложных гидравлических сетях по результатам ограниченного числа измерений, Теплофизика и аэромеханика. - Новосибирск: ИТФ СО РАН, т.12, 2. - С Файзулллин Р.Т., Чепурной О.В. Поиск оптимальных режимов работы многоветочного нефте провода, Омский научный вестник. - 1(77) С Файзулллин Р.Т., Чепурной О.В. Поиск оптимальных режимов работы многоветочного нефте провода, Омский научный вестник. - 1(77) С Файзуллин Р.Т., Шалай В.В. Вычислительные системы расчета и оптимизации технологических режимов нефтепроводов и тепловых сетей крупных городов, Открытое образование с Файзуллин Р.Т., Шалай В.В. Вычислительные системы расчета и оптимизации технологических режимов нефтепроводов и тепловых сетей крупных городов, Открытое образование с

Публикации по тематике работы [2] Данилова О.Т., Файзуллин Р.Т., Программа для автоматического проектирования и реконст рукции воздушных линий электропередач до 1 KB с самонесущими изолированными проводами, Материалы 16 Международной конференции по вычислительной механике и современным при кладным программным средствам, С , мая 2009 г., Алушта [12] Богаченко Н.Ф., Файзуллин Р.Т., Задача минимизации суммарных затрат при транс портировке нефетпродуктов, Сибирский журнал Индустриальной математики, T.V, 1(9), 2002 г. Данилова О.Т., Файзуллин Р.Т., Программа для автоматического проектирования и реконст рукции воздушных линий электропередач до 1 KB с самонесущими изолированными проводами, Материалы 16 Международной конференции по вычислительной механике и современным при кладным программным средствам, С , мая 2009 г., Алушта [12] Богаченко Н.Ф., Файзуллин Р.Т., Задача минимизации суммарных затрат при транс портировке нефетпродуктов, Сибирский журнал Индустриальной математики, T.V, 1(9), 2002 г. Файзуллин Р.Т., Хныкин И.Г., Свенч А.А. Применение гибридной суперкомпьютерной системы в здачах криптоанализа. Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, Т.1 1, С , 2010 г. Файзуллин Р.Т., Хныкин И.Г., Свенч А.А. Применение гибридной суперкомпьютерной системы в здачах криптоанализа. Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, Т.1 1, С , 2010 г. Файзуллин Р.Т., Соловьев В.А. Математическое моделирование транспортных потоков на основе микроскопической схемы предиктор-корректор (ПаВТ2011): труды международной научной конференции (Москва, 28 марта – 1 апреля 2011 г.) [Электронный ресурс] – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, – 730 с. – С. 657–662. Файзуллин Р.Т., Соловьев В.А. Математическое моделирование транспортных потоков на основе микроскопической схемы предиктор-корректор (ПаВТ2011): труды международной научной конференции (Москва, 28 марта – 1 апреля 2011 г.) [Электронный ресурс] – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, – 730 с. – С. 657–662. Дулькейт В.И., Файзуллин Р.Е., Хныкин И.Г. Минимизация функционалов, ассоциированных с задачами криптографического анализа асимметричных шифров // Прикладная дискретная математика С Дулькейт В.И., Файзуллин Р.Е., Хныкин И.Г. Минимизация функционалов, ассоциированных с задачами криптографического анализа асимметричных шифров // Прикладная дискретная математика С Дулькейт В.И., Файзуллин Р.Т., Хныкин И.Г. Непрерывные аппроксимации решения задачи "выполнимость" применительно к криптографическому анализу асимметричных шифров, Т С , Компьютерная оптика г. Дулькейт В.И., Файзуллин Р.Т., Хныкин И.Г. Непрерывные аппроксимации решения задачи "выполнимость" применительно к криптографическому анализу асимметричных шифров, Т С , Компьютерная оптика г.

Публикации по тематике работы [3] Fefelov V.F., Gorbunov V.A., Myshlyavtsev A.V., Myshlyavtseva M.D. The simplest self-assembled monolayer model with different orientations of complex organic molecules. Monte Carlo and transfer-matrix techniques. Chemical Engineering Journal. – – V – P Fefelov V.F., Gorbunov V.A., Myshlyavtsev A.V., Myshlyavtseva M.D. The simplest self-assembled monolayer model with different orientations of complex organic molecules. Monte Carlo and transfer-matrix techniques. Chemical Engineering Journal. – – V – P Fefelov V.F., Gorbunov V.A., Myshlyavtsev A.V., Myshlyavtseva M.D. Model of homonuclear dimer adsorption in terms of two possible molecule orientations with respect to surface: Square lattice Physical Review E. – – V – P (1-5). Fefelov V.F., Gorbunov V.A., Myshlyavtsev A.V., Myshlyavtseva M.D. Model of homonuclear dimer adsorption in terms of two possible molecule orientations with respect to surface: Square lattice Physical Review E. – – V – P (1-5). Kovalyov E.V., Elokhin V.I., Myshlyavtsev A.V.. Stochastic simulation of physicochemical processes performance over supported metal nanoparticles. Journal of Computational Chemistry V P Kovalyov E.V., Elokhin V.I., Myshlyavtsev A.V.. Stochastic simulation of physicochemical processes performance over supported metal nanoparticles. Journal of Computational Chemistry V P

Представление результатов работ Участник программы «Университетский кластер» ( Участник программы «Университетский кластер» ( ОмГТУ является членом Суперкомпьютерного Консорциума Университетов России (hpc-russia.ru) ОмГТУ является членом Суперкомпьютерного Консорциума Университетов России (hpc-russia.ru) Разработка модели гибридного суперкомпьютера удостоена гранта «УМНИК» в 2010 г. Разработка модели гибридного суперкомпьютера удостоена гранта «УМНИК» в 2010 г. Результаты работы были внедрены на: Результаты работы были внедрены на: КТИ ВТ СО РАН КТИ ВТ СО РАН УЭВ СО РАН УЭВ СО РАН ОАО «Транссибнефть» ОАО «Транссибнефть» АК «Омскэнерго» АК «Омскэнерго»