Численное гидродинамическое моделирование астрофизических течений на гибридных суперЭВМ, оснащенных ускорителями Intel Xeon Phi

Автор: Куликов И.М., Черных И.Г., Воробьев Э.И., Снытников А.В., Винс Д.В., Московский А.А., Шмелв А.Б., Протасов В.А., Серенко А.А., Ненашев В.Е., Вшивков В.А., Родионов А.С., Глинский Б.М., Тутуков А.В.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Вычислительная математика и информатика @vestnik-susu-cmi

Рубрика: Суперкомпьютерное моделирование

Статья в выпуске: 4 т.5, 2016 года.

Бесплатный доступ

В работе представлены исследования кода AstroPhi для численного моделирования астрофизических течений на гибридных суперЭВМ, оснащенных ускорителями Intel Xeon Phi. Описан со-дизайн вычислительной модели для описания астрофизических объектов. Детально описаны особенности параллельной реализации и исследования производительности кода AstroPhi. Представлены результаты моделирования взаимодействия межгалактического ветра и дисковой галактики. Для кода AstroPhi было достигнуто 134-кратное ускорение в рамках одного ускорителя Intel Xeon Phi, 75-процентная масштабируемость при использовании 224 ускорителей Intel Xeon Phi. На расчетной сетке 7168 × 1024 × 1024 было достигнуто 47 процентов от пиковой скалярной производительности ускорителя Intel Xeon Phi при использовании 53760 нитей.

Еще

Высокопроизводительные вычисления, вычислительная астрофизика, ускорители intel xeon phi

Короткий адрес: https://sciup.org/147160609

IDR: 147160609 | DOI: 10.14529/cmse160406

Список литературы Численное гидродинамическое моделирование астрофизических течений на гибридных суперЭВМ, оснащенных ускорителями Intel Xeon Phi

Tutukov A., Lazareva G., Kulikov I. Gas Dynamics of a Central Collision of Two Galaxies: Merger, Disruption, Passage, and the Formation of a New Galaxy//Astronomy Reports. 2011. Vol. 55, No. 9. P. 770-783.
Mitchell N., Vorobyov E., Hensler G. Collisionless Stellar Hydrodynamics as an Efficient Alternative to N-body Methods//Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2013. Vol. 428, No. 3. P. 2674-2687.
Ardeljan N.V., Bisnovatyi-Kogan G.S., Kosmachevskii G.S., Moiseenko S.G. An implicit Lagrangian code for the treatment of nonstationary problems in rotating astrophysical bodies//Astronomy and Astrophysics Supplement Series. 1996. Vol. 115. P. 573-594.
Khoperskov S.A, Vasiliev E.O., Sobolev A.M., Khoperskov A.V. The simulation of molecular clouds formation in the Milky Way//Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2013. Vol. 428. P. 2311-2320.
Fletcher A., Beck R., Shukurov A., Berkhuijsen E., Horellou C. Magnetic fields and spiral arms in the galaxy M51//Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2014. Vol. 412. P. 2396-2416.
Kulikov I. GPUPEGAS: A New GPU-accelerated Hydrodynamic Code for Numerical Simulations of Interacting Galaxies//The Astrophysical Journal Supplement Series. 2014. Vol. 214, Id. 12.
Kulikov I.M., Chernykh I.G., Snytnikov A.V., Glinskiy B.M., Tutukov A.V. AstroPhi: A code for complex simulation of dynamics of astrophysical objects using hybrid supercomputers//Computer Physics Communications. 2015. Vol. 186. P. 71-80.
Куликов И.М., Черных И.Г., Глинский Б.М. AstroPhi: программный комплекс для моделирования динамики астрофизических объектов на гибридных суперэвм, оснащенных ускорителями Intel Xeon Phi//Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Вычислительная математика и информатика. 2013. Т. 2, № 4. С. 57-79.
Glinskiy B., Kulikov I., Snytnikov A., Romanenko A., Chernykh I., Vshivkov V. Co-design of Parallel Numerical Methods for Plasma Physics and Astrophysics//Supercomputing frontiers and innovations. 2015. Vol. 1, No. 3. P. 88-98.
Vorobyov E., Recchi S., Hensler G. Stellar hydrodynamical modeling of dwarf galaxies: simulation methodology, tests, and first results//Astronomy & Astrophysics. 2015. Vol. 579, Id. A9.
Kulikov I., Chernykh I. Glinskiy B., Weins D., Shmelev A. Astrophysics simulation on RSC massively parallel architecture//Proceedings -2015 IEEE/ACM 15th International Symposium on Cluster, Cloud, and Grid Computing, CCGrid 2015. 2015. P. 1131-1134.
Vshivkov V., Lazareva G., Snytnikov A., Kulikov I. Supercomputer Simulation of an Astrophysical Object Collapse by the Fluids-in-Cell Method//Lecture Notes of Computer Science. 2009. Vol. 5698. P. 414-422.
Kulikov I., Chernykh I., Katysheva E., Protasov A., Serenko A. The numerical simulation of interacting galaxies by means of hybrid supercomputers//Bulletin NCC: Numerical analysis. 2015. Vol. 17. P. 17-33.
Popov M., Ustyugov S. Piecewise parabolic method on local stencil for gasdynamic simulations//Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2007. Vol. 47, No. 12. P. 1970-1989.
Popov M., Ustyugov S. Piecewise parabolic method on a local stencil for ideal magnetohydrodynamics//Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2008. Vol. 48, No. 3. P. 477-499.
Vshivkov V., Lazareva G., Snytnikov A., Kulikov I., Tutukov A. Hydrodynamical code for numerical simulation of the gas components of colliding galaxies//The Astrophysical Journal Supplement Series. 2011. Vol. 194, Id. 47.
Godunov S., Kulikov I. Computation of Discontinuous Solutions of Fluid Dynamics Equations with Entropy Nondecrease Guarantee//Computational Mathematics and Mathematical Physics. 2014. Vol. 54. P. 1012-1024.
Vshivkov V., Lazareva G., Snytnikov A., Kulikov I., Tutukov A. Computational methods for ill-posed problems of gravitational gasodynamics//Journal of Inverse and Ill-posed Problems. Vol. 19, No. 1. P. 151-166.
Kulikov I., Vorobyov E. Using the PPML approach for constructing a low-dissipation, operator-splitting scheme for numerical simulations of hydrodynamic flows//The Journal of Computational Physics. 2016. Vol. 317. P. 318-346.
Kulikov I., Chernykh I., Snytnikov A., Protasov V., Tutukov A., Glinsky B. Numerical Modelling of Astrophysical Flow on Hybrid Architecture Supercomputers//In Parallel Programming: Practical Aspects, Models and Current Limitations (ed. M. Tarkov). 2015. P. 71-116.
Frigo M., Johnson S. The Design and Implementation of FFTW3//Proceedings of the IEEE. 2005. Vol. 93, No. 2. P. 216-231.
Kalinkin A., Laevsky Y., Gololobov S. 2D Fast Poisson Solver for High-Performance Computing//Lecture Notes in Computer Science. 2009. Vol. 5698. P. 112-120.
Schive H., Tsai Y., Chiueh T. GAMER: a GPU-accelerated Adaptive-Mesh-Refinement Code for Astrophysics//The Astrophysical Journal. 2010. Vol. 186. P. 457-484.
Podkorytov D., Rodionov A., Sokolova O., Yurgenson A. Using Agent-Oriented Simulation System AGNES for Evaluation of Sensor Networks//Lecture Notes of Computer Science. 2010. Vol. 6235. P. 247-250.
Jaffe Y.L., Smith R., Candlish G., Poggianti B.M., Sheen Y.-K., Verheijen M.A.W. BUDHIES II: A phase-space view of HI gas stripping and star-formation quenching in cluster galaxies//Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2015. Vol. 448. P. 1715-1728.
Vollmer B., Cayatte V., Balkowski C., Duschl W.J. Ram pressure stripping and galaxy orbits: The case of the Virgo cluster//The Astrophysical Journal. 2001. Vol. 561. P. 708-726.
Cayatte V., Kotanyi C., Balkowski C., van Gorkom J.H. A very large array survey of neutral hydrogen in Virgo Cluster spirals. 3: Surface density profiles of the gas//The Astronomical Journal. 1994. Vol. 107, No. 3. P. 1003-1017.

Еще

Статья научная