Программирование вычислительных задач для многопроцессорных систем
Ефимкин Кирилл Николаевич, efi@a5.kiam.ru, bigcrocodile@yandex.ru,
8 916 509 50 14, 333 61 00 раб, 251 89 81 раб.
Объекты
1. Задачи
2. Многопроцессорные вычислительные системы (параллельные системы)
Средства программирования
3. Способы создания параллельных программ, процесс решения на параллельных системах
Задачи
Задачи <-> Вычислительные средства
Класс задач 3DT
Ресурсы – время решения и память для хранения информации
Этапы вычислительного эксперимента
1. Построение математической модели исследуемого объекта
(анализ модели, выяснение корректности поставленной
математической задачи), обычно результат – система дифференциальных уравнений;
2. Построение численного метода – выбор или создание метода приближенного решения поставленной задачи, обычно результат – расчетные формулы и порядок вычислений;
3. Разработка программы, реализующей алгоритм, для компьютера;
4. Проведение счета (анализ результатов и возможный возврат к п. 1,2,3).
Задачи «большого вызова» (Grand Challenge)
Предсказания погоды, климата и глобальных изменений в атмосфере
Науки о материалах
Построение полупроводниковых приборов
Сверхпроводимость
Структурная биология
Разработка фармацевтических препаратов
Генетика человека
Квантовая хромодинамика
Астрономия
Транспортные задачи
Гидро- и газодинамика
Управляемый термоядерный синтез
Эффективность систем сгорания топлива
Разведка нефти и газа
Вычислительные задачи наук о мировом океане
Разпознавание и синтез речи
Разпознавание изображений
Пример оценки для задачи анализа климата
Производительность
суперкомпьютеров
Название |
год |
FLOPS |
флопс |
1941 |
100 |
килофлоп |
1949 |
103 |
с |
|
|
мегафлоп |
1964 |
106 |
с |
|
|
гигафлопс |
1987 |
109 |
терафлоп |
1997 |
1012 |
с |
|
|
петафлоп |
2008 |
1015 |
с |
|
|
эксафлоп |
2021 |
1018 |
с |
|
|
зеттафло |
2037 |
1021 |
пс |
|
|
йоттафло |
2066 |
1024 |
пс |
|
|
|
|
|
Измерения в байтах
Десятичная приставка |
|
Двоичная приставка |
|
||||
Название |
Символ |
Степень |
Названи |
Символ |
|
Степень |
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
МЭК |
ГОСТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
байт |
B |
100 |
байт |
B |
байт |
|
20 |
килобайт |
kB |
103 |
кибибайт |
KiB |
Кбайт |
|
210 |
мегабайт |
MB |
106 |
мебибай |
MiB |
Мбайт |
|
220 |
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гигабайт |
GB |
109 |
гибибайт |
GiB |
Гбайт |
|
230 |
терабайт |
TB |
1012 |
тебибайт |
TiB |
Тбайт |
|
240 |
петабайт |
PB |
1015 |
пебибайт |
PiB |
Пбайт |
|
250 |
эксабайт |
EB |
1018 |
эксбибай |
EiB |
Эбайт |
|
260 |
|
|
|
т |
|
|
|
|
зеттабайт |
ZB |
1021 |
зебибайт |
ZiB |
Збайт |
|
270 |
йоттабайт |
YB |
1024 |
йобибайт |
YiB |
Йбайт |
|
280 |
Необходимость параллельных вычислений при решении вычислительных задач
Пример, когда параллельная обработка становится необходимой даже при подготовке данных. Исходные данные для расчета
реактора
Реакторная установка СВБР-75/100:
комбинация двух принципиально разных объектов с точки зрения математического моделирования
ЯЭУ (насосы, защита и т.п.)
активная зона ЯЭУ