Использование программы CompHEP для распределенных вычислений процессов столкновения элементарных частиц на коллайдерах высоких энергий Дипломная работа Шамардина Л.В. Научный руководитель к.ф.-м.н. Крюков А.П. Кафедра физики элементарных частиц Физический факультет Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова

26 декабря 2003Шамардин Л.В.2 Необходимость вычислений Численные вычисления распределений величин для определенных процессов позволяют получить ответы на ряд вопросах о свойствах частиц, получить сечения реакций, а так же выяснить, возможно, ли принципиально экспериментальное обнаружение данных частиц в исследуемых процессах. Генерация событий широко используется в физике высоких энергий как одно из основных средств моделирования эксперимента. Исследование фонов процессов Аппаратные функции детекторов Реконструкция событий

26 декабря 2003Шамардин Л.В.3 Мотивация Особенностью физики адронных коллайдеров является огромное количество подпроцессов и диаграмм. Стандартная модель (Фейнмановская калибровка), процесс p, p W +, W -, jet, jet p = {u, U, d, D, c, C, s, S, b, B, G} jet = {u, U, d, D, c, C, s, S, b, B, G} QCD фон (без диаграмм с виртуальными A, Z, W +, W - ) Общее число подпроцессов 775 Полное количество диаграмм 16461

26 декабря 2003Шамардин Л.В.4 Мотивация (продолжение) Одна из возможных попыток решения – упрощение комбинаторики модели. Модель u#d# (Фейнмановская калибровка), процесс p, p W +, W -, jet, jet p = {u#, U#, d#, D#, b, B, G} jet = {u#, U#, d#, D#, b, B, G} QCD фон (без диаграмм с виртуальными A, Z, W +, W - ) Общее число подпроцессов 69 Полное количество диаграмм 845 Но это по прежнему очень много

26 декабря 2003Шамардин Л.В.5 Генератор диаграмм Символьные вычисления Генератор C-кода Компилятор Выбор подпроцесса Монте Карло интегрирование следующий подпроцесс Схема вычислений в CompHEP Для всех подпроцессов создается один выполняемый файл Отсутствуют средства настройки параметров интегрирования для различных подпроцессов

26 декабря 2003Шамардин Л.В.6 Измененная схема вычислений Для каждого подпроцесса генерируются отдельные выполняемые файлы Генератор диаграмм Символьные вычисления Генератор C-кода Компилятор Монте Карло интегрирование подпроцесс 1 Компилятор Монте Карло интегрирование подпроцесс 2 Компилятор Монте Карло интегрирование подпроцесс N

26 декабря 2003Шамардин Л.В.7 Новый генератор C-кода Подготовка директории results Генерация f*.c и d*.c Генерация sqme.c, service.c Копирование необходимых файлов d*.c, f*.c, Makefile,... Очистка директории results Повторить для каждого подпроцесса

26 декабря 2003Шамардин Л.В.8 Новая структура директории results В отличие от оригинальной версии CompHEP, появились поддиректории, относящиеся к конкретным подпроцессам CompHEPgCompHEP workdir results Makefile f1.c … f34.c … sqme.c results sub1 Makefile f1.c … sqme.c sub2 Makefile f34.c … sqme.c … Makefile workdir

26 декабря 2003Шамардин Л.В.9 Настройка параметров интегрирования Полное или выборочное копирование параметров между сессиями копирование всех настроек в текущий подпроцесс из другого подпроцесса; копирование всех настроек из текущего подпроцесса во все остальные подпроцессы; копирование части настроек из текущего подпроцесса во все остальные подпроцессы; копирование части настроек в текущий подпроцесс из другого подпроцесса;

26 декабря 2003Шамардин Л.В.10 Запуск задач gCompHEP на компьютерных фермах Выбрана схема работы, наиболее подходящая для среды Grid Файлы с входными данными для расчетов хранятся в специально выделенном месте, не обязательно на компьютере пользователя Результаты вычислений копируются на файл-сервер пользователь Файл-сервер ферма Архивы с задачами задачи Архивы с задачами, файлы с результатами

26 декабря 2003Шамардин Л.В.11 Программа для генерации задач для batch-систем Генерирует файлы с заданиями и данными для запуска на компьютерной ферме. Предоставляет возможность выбора практически любого способа транспортировки исходных файлов и результатов. В простейшем случае может использоваться обычное копирование файлов Возможно использование протоколов http, scp, ftp. Пример, использовавшийся для запуска задач на ферме LXBatch в CERN: gCompHEP-mkjobs --all --queue=8nh --comphep=/afs/cern.ch/user/s/shamard/public/comphep fetch- cmd=scp pccms168:/scratch/shamard/jobs/%f. --return-cmd=scp %f pccms168:/scratch/shamard/jobs/out/%f В среде LCG рекомендуется использовать протокол GridFTP Поддержка выбора очереди для запуска в batch-системе.

26 декабря 2003Шамардин Л.В.12 Результаты Тестовая конфигурация: Pentium GHz, 256 Mb RAM. Процесс p, p W +, W -, jet, jet Модель u#d# (Фейнмановская калибровка) 69 подпроцессов, 845 диаграмм CompHEP (из расчета на один подпроцесс) CompHEP (всего) gCompHEP (среднее значение) gCompHEP (всего) Размер выполняемого файла 1.02 M71 M2.9 M200.1 M Время сборки153 сек.176 мин.133 сек153 мин.

26 декабря 2003Шамардин Л.В.13 Результаты CompHEP (из расчета на один подпроцесс gCompHEP (среднее значение) CompHEP/ gCompHEP Расчет сечения19 сек.15 сек.1.3 Память (Вирт./Оперативн.) 46.5M/1.8M7.0M/2.0M6.7/0.9 Поиск максимума52 сек.50 сек.1.1 Память (Вирт./Оперативн.) 46.5M/1.8M6.8M/1.8M6.7/1.0 Генерация 1 тысячи событий 92 сек.60 сек.1.5 Память (Вирт./Оперативн.) 46.7M/2.1M7.0M/2.0M6.7/1.1

26 декабря 2003Шамардин Л.В.14 Заключение Разработана версия программы CompHEP, ориентированная на использование на компьютерных фермах и в среде Grid Одновременный запуск задач позволяет сократить время вычисления процессов для адронных коллайдеров в десятки и сотни раз. Значительно сокращены требования к виртуальной и физической памяти во время расчетов. Результаты были доложены на международной конференции ACAT 2003, по результатам работы готовится публикация.