Об эффективности мультикомпьютера на эволюционных задачах математической физики

Софронов И. Д., Софронова О. И.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 3-10.

      В настоящее время наиболее высокопроизводительными вычислительными системами являются мультикомпьютеры - многопроцессорные системы, содержащие большое количество процессорных элементов, соединенных некоторой системой коммутации. В предлагаемой работе показывается, что в случае очень хорошо распараллеливающихся задач эффективность мультикомпьютера может оказаться значительно ниже его максимальной производительности. Одной из причин, приводящих к существенным потерям в эффективности, является необходимость организации большого объема пересылок информации между процессорными элементами, связанная с отсутствием общей для всех процессоров оперативной памяти.
      На нескольких примерах прослеживаются зависимости от архитектуры системы коммутации как потерь в производительности вычислительной системы, так и необходимого объема оборудования для достижения заданной производительности (рис. 2, список лит. - 8 назв.).

Гусев А. В., Луцкий А. Е., Петрущенков И. Л.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 11-14.

      Описан подход к использованию алгоритмов, применяющихся при решении задач прикладной аэрогазодинамики, на многопроцессорных ЭВМ. Распараллеливание алгоритмов рассмотрено на примере расчета обтекания сверхзвуковым потоком реального самолета (рис. 4, список лит. - 2 назв.).

Шнепов Э. Л., Первов В. А., Глазков В. Б., Игнатов Г. С.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 15-18.

      Предложен вариант реализации соединения ЭВМ с использованием волоконно-оптических линий связи при коммутации ЭВМ посредством серийного устройства ЕС-4061 через интерфейс ввода-вывода ЭВМ единой системы.
      Описываются состав и принципы взаимодействия технических средств связи. Приведены технические характеристики канала связи.
      Описываемые технические средства позволяют приблизить скорость обмена между ЭВМ к максимальной пропускной способности их каналов ввода-вывода при одновременном удалении ЭВМ друг от друга на значительное расстояние без изменения принципов работы серийного устройства ЕС-4061.
      Реализованный на основе описанных технических средств канал связи ЭВМ можно использовать как сетеобразующий при создании локальных сетей ЭВМ (рис. 4, список лит. - 4 назв.).

Огибин В. Н., Холушкин В. С.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 19-27.

      Рассматривается язык описания двумерной геометрии. Излагаются способы задания и формы описания различных объектов двумерной геометрии (рис. 6, табл. 4, список лит. - 6 назв.).

Бондаренко Ю. А.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 28-36.

      Для симметричных по времени пятислойных и семислойных разностных схем с самосопряженными операторами получены достаточные, а для коммутирующих разностных операторов необходимые и достаточные условия устойчивости такие, что схема остается устойчивой при добавлении малой вязкости. Описаны пятислойные и семислойные разностные схемы, аппроксимирующие уравнение d²x/dt²+Ax = 0 с четвертым и более высокими порядками точности, получены условия их устойчивости, при этом в рассматриваемом классе схем не обнаружено абсолютно устойчивых разностных схем. Описаны способы построения дискретного функционала действия, так чтобы условия его стационарности давали разностные схемы заданного порядка точности. Весь анализ проведен в случае постоянного шага по времени и независящих от времени линейных разностных операторов (список лит. - 6 назв.).

Княткин А. Е., Барышников А. Н.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 37-41.

      Представлен метод разделения динамической силовой характеристики элементов связи одностепенной нелинейной механической системы на жесткостную и демпфирующую составляющие. Идентификация параметров связи осуществлена методом инвариантного погружения, обеспечивающим одновременную оценку векторов состояния и параметров системы.
      Возможности предложенного метода показаны на примере определения силовых характеристик двух элементов, один из которых представлял собой довольно сложную механическую систему, использующую для формирования усилия процесс перетекания пасты через калиброванное отверстие. Расчетные осциллограммы перегрузки и деформирования элементов хорошо совпадают с экспериментальными, полученными при ударном нагружении (рис. 9, табл.. 2, список лит. - 6 назв.).

Писарев В. Н.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 42-48.

      Рассматривается параметрическое семейство схем "Ромб" для двумерного уравнения теплопроводности. При определенных ограничениях на параметры схемы и разностную сетку исследованы погрешность аппроксимации, устойчивость и сходимость. Аппроксимация исследована на решении уравнения теплопроводности, записанного в криволинейных координатах в терминах нормальных составляющих теплового потока. При доказательстве устойчивости и сходимости использован метод энергетических неравенств. На ромбической сетке получены эквивалентные схемы для температур. Оказалось, что аналогов полученных схем среди известных девятиточечных схем не существует (рис. 5, список лит. - 9 назв.).

Беляков И. М., Бутнева О. В., Бухарова В. Я., Ванин Ф. Н., Гуренкова Т. А., Забелина Т. В., Звенигородская И. Н., Козлова Н. И., Матвеев Ю. М., Москвин А. Н., Никифорова А. В., Плетенева Н. П., Рязанова Е. А., Рыжих В. В., Санталов С. П., Тарасов В. А., Федотова Л. П., Шагалиев Р. М., Шумилин В. А.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 49-51.

      Рассматривается организация комплекса программ САТУРН, предназначенного для решения спектральных задач переноса в двумерной цилиндрической геометрии. Для эффективного построения пространственных сеток воя задача разбивается на несколько счетных областей, в каждой из которых строится своя сетка. Организация комплекса предусматривает возможность моделирования процесса переноса частиц и их взаимодействия со средой в различных приближениях в каждой счетной области с обменом между ними внутренними граничными условиями. Предусматривается также возможность задания по областям разного числа энергетических групп и использования своей угловой сетки для каждой группы. По функциональному назначению программ комплекс САТУРН разбит на следующие части: транслятор входного языка, система приказов, расчет начальных данных, управление счетом, рабочие модули (список лит. – 1 назв.).

Комоско В. В.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 52-58.

      В статье, являющейся продолжением публикаций по СВД ИНТЕДА, описываются модель данных в задачах математической физики, уровни доступа к данным, механизм взаимодействия прикладной программы с СУБД ОДДА и язык манипулирования данными СУБД ОДДА.
      Модель данных в задачах математической физики представляет собой совокупность моделей баз данных. Модель базы данных характеризуется конкретным составом объектов, каждый из которых соответствует некоторому понятию предметной области, и связями между ними. Объект может иметь сложную внутреннюю структуру, например он может быть многомерным массивом, разреженной матрицей, линейным или симметричным списком и т.п.
      Выделяется два уровня доступа к данным. Первый уровень представляет собой доступ к объектам как к неделимому целому, второй - к отдельным элементам внутренней структуры данных объекта. Первый уровень реализуется с помощью процедур манипулирования данными СУБД ОДДА, а второй в зависимости от сложности структуры реализуется либо штатными средствами языка программирования, либо путем создания специального пакета для каждого нового типа данных (рис. 2, список лит. - 5 назв.).

Жогов Б. М., Клопов Б. А., Мешков Е. Е., Пастернак В. М., Толшмяков А. И.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 59-65.

      Для задач двумерной газовой динамики, решаемых на нерегулярных треугольных сетках, излагаются принципы выбора сеток и построения разностных схем на них. Описаны методы локальных перестроек сеток и критерии включения перестроек. Приведены результаты физического эксперимента и численного расчета задачи о падении плоской ударной волны на "тяжелый" угол (рис. 6, список лит. - 5 назв.).

Жуков В. Т., Феодоритова О. Б.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 66-71.

      Представлены разностные схемы для решения двумерного нестационарного уравнения теплопроводности на многопроцессорной вычислительной системе с распределенной памятью. Для программной реализации предложенных схем на такой системе расчетная область разбивается на подобласти и каждому процессору назначается одна подобласть. По временной переменной разностная схема реализуется явными итерациями с чебышевскими параметрами. Такой алгоритм приводит к эффективной параллельной Фортран-программе для параллельного МКЩ-компьютера (рис. 5, табл. 1 список лит. - 6 назв.).

Холушкин В. С.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 72-76.

      Описывается система конвертирования данных в рамках неоднородного вычислительного комплекса. Программные средства системы конвертирования являются инструментом для работы с различными типами данных в программных комплексах, реализованных на ЭВМ неоднородного вычислительного комплекса (список лит. - 7 назв.).

Лацис А. О.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 77-80.

      Предлагается подход к реализации виртуальной общей памяти многих процессоров в транспьютероподобннх системах. Основа подхода - свободная миграция страниц в места наиболее частого их использования, что позволяет автоматически оптимизировать распределение данных по процессорам во время счета. Попутно решается задача предоставления одному процессору виртуальной памяти большого объема. Описаны основные принципы экспериментальной реализации для транспьютерной системы с линейной топологией. Кратко рассмотрены вопросы сравнительной эффективности предложенной схемы обмена информацией между процессорами и традиционных для транспьютероподобных систем схем, основанных на передаче сообщений.

Горелов В. П., Гребенников А. Н., Фарафонтов Г. Г., Юдинцев В. Ф.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 81-85.

      На примере задачи определения К_эф предложен способ ускорения сходимости итераций в прямой процедуре расчетов собственных чисел уравнения переноса нейтронов последовательными приближениями. В однородной бесконечной среде в одногрупповом транспортном приближении удалось провести аналитическое обоснование этого способа. Для иллюстрации его эффективности в условиях конечных геометрий проведены многогрупповые расчеты для шаров из делящегося материала при различных степенях его разбавления замедлителем нейтронов (табл. 2, список лит. - 16 назв.,).

Шурина Э. П., Соловейчик Ю. Г., Рояк М. Э.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 1992. Вып.3. С. 86-87.

      Описан процесс математического моделирования задач расчета тепловых и электромагнитных полей в трехмерных составных геометрически неоднородных объектах.