Эффективная фрагментированная реализация краевой задачи фильтрации двухфазной жидкости

Автоматизация конструирования параллельных программ численного моделирования является актуальной темой в области системного параллельного программирования. В общей постановке задача автоматического конструирования эффективной (по времени выполнения, расходу памяти, нагрузке на сеть и т.п.) параллельной программы по ее высокоуровневой спецификации является алгоритмически труднорешаемой. Развитие языков и систем автоматического конструирования параллельных программ осуществляется за счет накопления в системах частных решений и эвристик, обеспечивающих приемлемую эффективность конструируемых программ для классов приложений. Важную роль в этой связи имеет исследование эффективных параллельных реализаций конкретных задач численного моделирования на предмет возможности создания на основе этого опыта новых методов и алгоритмов конструирования эффективных параллельных программ для аналогичных случаев. Технология фрагментированного программирования является подходом, позволяющим автоматизировать конструирование эффективных параллельных программ численного моделирования. Система LuNA, разрабатываемая в ИВМиМГ СО РАН, инструментально поддерживает этот подход. В статье рассматривается эффективная фрагментированная реализация на мультикомпьютерах решателя краевой задачи фильтрации двухфазной жидкости в трехмерной области в присутствии скважин. Разработаны и оптимизированы две версии программы - одна на основе традиционных средств параллельного программирования (MPI+OpcnMP), вторая - полученная с помощью системы LuNA. Обе реализации основаны на анализе численного алгоритма с точки зрения возможностей его эффективной параллельной реализации. Экспериментальное исследование реализаций показало, что программа, разработанная вручную, обладает удовлетворительной эффективностью, а автоматически сконструированная программа с помощью системы LuNA уступает в производительности ручной реализации около трех раз, что является хорошим показателем для систем такого типа.