Реализация метода частиц на мультипроцессорах с распределенной памятью

Вшивков В. А., Дудникова Г. И., Краева М. А., Малышкин В. Э.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов. Тезисы докл. Междунар. математич. конф 1997. Вып.1. С. 15.

      Метод частиц в ячейках (PIC) широко применяется для решения задач физики бесстолкновительной плазмы, в которых большую роль играют взаимодействия через электромагнитные поля.
      В РIС-методе плазма представляется набором модельных частиц, траектории движения которых являются характеристиками уравнения Власова.
      Так как вычисление новых скоростей и координат частицы прямо не зависит от других частиц, задача хорошо распараллеливается. Но в зависимости от выбранного способа распределения данных (частиц и значений полей в узлах сетки) между процессорами имеем либо неравномерную загрузку процессорных элементов (ПЭ), либо большие коммуникационные издержки. Эти проблемы возникают в случае неравномерного распределения частиц в пространстве моделирования. Таким образом, параллельная программа решения задачи текстуально зависит от закона распределения частиц в пространстве моделирования. Кроме того, решение о распределении данных и вычислений между ПЭ зависит от характера разлета частиц, их количества, от размера сетки, от различия последовательных алгоритмов и, конечно от архитектуры вычислительной системы, в частности от объема памяти ПЭ.
      В работе представлены результаты разработки системы программирования, предназначенной для реализации различных вариантов РIС-метода. Работы ведутся в рамках проекта ASSY (ASsembly SYstems — Сборочные Системы). Проект направлен на создание метасистемы, поддерживающей разработку проблемно-ориентированных систем программирования. РIС-метод — одна из задач, на которой проверяются реальные возможности ASSY-технологии.
      Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 95-01-01358) и the Commission of the European Communities (грант ITDC-203-822165).