РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА РЕШЕНИЯ ДВУМЕРНОГО УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ НА ГИБРИДНОЙ АРХИТЕКТУРЕ (CPU+GPU)

В. О. Анисов, Э. М. Вазиев, Д. А. Ушаков
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2021. Вып.1. С. 39-52.

      Представлен один из способов организации совместных вычислений на гибридной архитектуре: универсальный процессор (CPU) и графический ускоритель (GPU). На данной архитектуре с использованием двухуровневого распараллеливания реализован неявный численный метод для решения двумерного уравнения теплопроводности. При решении уравнения используется неструктурированная сетка, состоящая из произвольных треугольных и четырехугольных ячеек. Решение уравнения теплопроводности сводится к решению системы линейных уравнений. Для решения этой системы используется метод сопряженных градиентов. В статье анализируется итерационная часть данного метода.

      Распараллеливание на распределенной памяти выполнено с использованием геометрической декомпозиции исходной сетки на параобласти. Каждая параобласть рассчитывается своим MPI-процессом либо на CPU (версия MPI+OpenMP), либо на GPU (версия MPI+CUDA). Вычисления, при которых используются обе версии параллельной реализации, авторы называют гибридными.

      Получена простая формула для определения параметров декомпозиции, которая позволяет получить максимальную производительность гибридных вычислений. Данная формула основана на оценке возможностей подсистем памяти используемых устройств, так как для представленного метода их пропускная способность является основным фактором, ограничивающим скорость вычислений.

      В ходе вычислительных экспериментов в рамках одного узла получена эффективность гибридного режима вычислений 75-89, (рис. - 7, табл. - 3, список лит. - 10).

Полный текст статьи