ПРИМЕНЕНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ АРИФМЕТИЧЕСКИХ УСКОРИТЕЛЕЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ЗАДАЧ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ ПО ПРОГРАММНОМУ КОМПЛЕКСУ МД

Б. Л. Воронин, А. М. Ерофеев, С. В. Копкин, И. А. Крючков, А. С. Рыбкин, С. А. Степаненко, В. В. Южаков
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2009. Вып.2. С. 55-61.

Исследуются возможности применения вычислителей с гибридной архитектурой для решения задач молекулярной динамики. Вычислители содержат универсальные процессоры и графические арифметические ускорители NVIDIA 8800GTX.
       Приведен анализ исходного алгоритма, пояснения по разбиению программы на фрагменты, замеры длительностей исполнения всей программы и ее фрагментов на универсальных процессорах и арифметических ускорителях.
       Показана возможность применения вычислителей с гибридной архитектурой для решения задач молекулярной динамики. Выполнена адаптация программного комплекса МД.
       Получено уменьшение длительности всего вычислительного процесса (потенциал Морзе) на гибридном вычислителе в 4,10 раза по сравнению с одним ядром процессора; по сравнению с двумя и четырьмя ядрами достигнуто ускорение в 2,67 и 1,49 раза соответственно.
       Длительность всего вычислительного процесса (потенциал Ackland) на гибридном вычислителе уменьшилась в 6,64 раза по сравнению с одним ядром процессора; по сравнению с двумя и четырьмя ядрами ускорение составило 3,26 и 1,98 соответственно (рис. 5, табл. 1, список лит. - 5 назв.).

Исследуется целесообразность применения вычислительной системы с гибридной архитектурой для ускорения решения задач на собственные значения по методике Монте-Карло. Результаты получены на методической программе расчета временной постоянной размножения нейтронов методом установления. Данная программа близка по своей сути и к программам расчета энерговыделения.
       Адаптация программы и применение вычислительной системы с гибридной архитектурой, содержащей MIMD-компонент - универсальный процессор и SIMD-компонент - графический арифметический ускоритель (АрУ), позволили выполнить тестовые расчеты для вариантов систем, содержащих один и два АрУ, а также варианта одновременного использования универсального процессора и АрУ.
       Полученные результаты показывают перспективность применения MIMD- и SIMD-компонентов (в частности, не только NVIDIA GeForce 8800GTX, но и AMD FireStream 9170, IBM PowerXCell8i (eDP) и других перспективно разрабатываемых гибридных процессоров) для решения уравнений переноса методом Монте-Карло (рис. 6, табл. 2, список лит. - 5 назв.).