Технологии программирования OpenMP и OpenACC на суперкомпьютерах и современный Fortran в задачах МДТТ
Автор: Ландик Л.В., Пестренина И.В., Пестренин В.М.
Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Математика. Механика. Информатика @vestnik-psu-mmi
Рубрика: Механика. Математическое моделирование
Статья в выпуске: 3 (42), 2018 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены особенности распараллеливания алгоритмов с применением технологий программирования OpenMP и OpenACC, проявившиеся в процессе реализации итерационного конечно-элементного алгоритма для решения неклассических задач механики деформируемого твердого тела, содержащего особые точки. Приведен обзор современных средств создания высокопроизводительного математического обеспечения. Проведено сравнительное исследование распараллеливания алгоритмов с использованием OpenMP и OpenACC на компиляторах INTEL и PGI. На примерах операций умножения полных и разреженных матриц приведены временные характеристики компиляторов и технологий распараллеливания, влияние на эти характеристики встроенных функций современного языка Fortran и представления вещественных чисел. Показаны достоинства численных методов для разреженных матриц. Даются практические рекомендации по применению алгоритмов на языке Fortran и технологий OpenMP и OpenACC.
Алгоритмы распараллеливания, современный fortran, метод конечных элементов
Короткий адрес: https://sciup.org/147245396
IDR: 147245396 | DOI: 10.17072/1993-0550-2018-3-54-68
Список литературы Технологии программирования OpenMP и OpenACC на суперкомпьютерах и современный Fortran в задачах МДТТ
- Пестренин В.М., Пестренина И.В., Ландик Л. В. Нестандартные задачи для однородных элементов конструкций с особенностями в виде клиньев в условиях плоской задачи // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. Томск, ТГУ. 2014. Т. 1(27). С. 95-109.
- Пестренин В.М., Пестренина И.В., Ландик Л. В. Итерационный конечно-элементный алгоритм исследования напряженного состояния элементов конструкций с особыми точками и его реализация // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2015. № 4. С. 171-187. DOI: 10.15593/perm.mech/2015.4.11
- Пестренин В.М., Пестренина И.В., Ландик Л. В. Исследование напряженного состояния в составной пластинке вблизи края линии соединения в зависимости от толщины и материальных параметров соединяющей прослойки // Вестник ПНИПУ. Механика. 2014. Т. 1. С. 153-166.
- Аптуков В.Н., Ландик Л.В., Скачков А.П. Технологии использования современных пакетов прикладных программ при решении задач механики сплошных сред: учеб. пособие. Пермь, ПГУ, 2007. 153 с.
- Горелик А.М. Современный фортран для компьютеров традиционной архитектуры и для параллельных вычислений // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2004. Т. 5(3). С. 1-12 с.
- Горелик А.М. Эволюция языка программи рования Фортран (1957-2007) и перспективы развития // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2008. Т. 9(2). С. 53-71.
- Форсайт Д.Ж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. 280 с.
- Антонов А.С. Параллельное программиро вание с использованием технологии OpenMP: учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 2009. 78 с.
- Антонов А.С. Технологии параллельного программирования MPI и OpenMP: учеб. пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2012. 339 с.
- OpenMP Architecture Board. URL: //http://www/openmp/org (дата обращения: 04.09.2018).
- Wolfe M. OpenACC Features in PGI Accelerator FORTRAN Compilers. Part 1 // PGIn-sider. Technical News from PGI, 2012/ URL: //https://www.pgroup.com/lit/articles/-insider/v4n1a1a.htm (дата обращения: 04.09.2018).
- Wolfe M. The OpenACC applications programming interface. Version 2.0. // PGIn-sider. Technical News from PGI, 2013. URL //.http://www.openfcc.org /sites/files/Open-ACC% 202%200.pdf (дата обращения: 04.09.2018).
- Wolfe M. Using the OpenACC Routine Directive // PGInsider. Technical News from PGI, 2014. URL: https://www.pgroup.com/lit/articles/insider/v6n1a1.htm (дата обращения: 04.09.2018).
- NVIDIA's Next Generation CUDA Compute Architecture: Fermi // NVIDIA Corporation, 2009.
- Кучумова Е.В., Садовский В.М. Численное исследование распространения сейсмических волн в блочных средах на многопроцессорных вычислительных системах // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2008. Т. 9(1). С. 66-76.
- Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.
- Ортега Дж. Введение в параллельные и векторные методы решения линейных систем. М.: Мир, 1991. 367 с.
- Рычков А.Д. Численные методы и параллельные вычисления: учеб. пособие. Новосибирск: СибГУТИ, 2007. 144 с.
- Паасонен В.И. Параллельный алгоритм для компактных схем в неоднородных областях // Вычислительные технологии. 2003. Т. 8(3). С. 98-106.
- Арыков С.Б., Малышкин В.Е. Система асинхронного параллельного программирования "АСПЕКТ" // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2008. Т. 9 (2). С. 48-52.
- Левин М.П. Параллельное программирование с использованием OpenMP. М.: Бином, 2008. 120 с.
- Теплов А.М. Об одном подходе к сравнению масштабируемости параллельных программ // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2014. Т. 15. С. 697-711.
- Сандерс Дж., Кэндрот Э. Технология CUDA в примерах: введение в программирование графических процессоров. М.: ДМК Пресс, 2011. 232 с.
- Горобец А.В., Муков С.А., Железняков А.О., Богданов П.Б., Четверушкин Б.Н. Применение GPU в рамках гибридного двухуровневого распараллеливания MPI OpenMP на гетерогенных вычислительных системах // Параллельные вычислительные технологии. Челябинск: Издательский центр ЮурГУ, 2011. С. 452-460.
- Волков К.Н., Емельянов В, Карпенко А.Г, Курова И.В., Серов А.Е., Смирнов П.Г. Численное решение задач гидродинамики на графических процессорах общего А.Е назначения // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2013. Т. 14(2). С. 82-90.
- Богданов П.Б., Ефремов А.А., Горобец А.В., Суков С.А. Применение планировщика для эффективного обмена данными на суперкомпьютерах гибридной архитектуры с массивно-параллельными ускорителями // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2013. Т.14(2). С. 122-134.
- Галимов М.Р., Биряльцев Е.В. Некоторые технологические аспекты применения высокопроизводительных вычислений на графических процессорах в прикладных программных системах // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2010. Т. 11(2). С.77-93.
- Губайдуллин Д.А., Никифоров А.И., Садовников Р.В. Об особенностях использования архитектуры гетерогенного кластера для решения задач механики сплошных сред // Вычислительные методы и программирование. М.: Изд-во МГУ, 2011. Т. 12 (2). С. 450-460.
- Деменев А.Г. Параллельные компьютерные технологии и высокопроизводительные вычисления как инновационное образовательное направление в Пермском государственном университете / В сб.: Научный сервис в сети Интернет: масштабируемость, параллельность, эффективность: тр. Всерос. суперкомпьютерной конференции. Суперкомпьютерный консорциум университетов России, 2009. С. 434-437.
- Деменев А.Г. Программирование для параллельных вычислительных систем: учеб.-метод. пособие. А.Г. Деменев. Федеральное агентство по образованию. ГОУ ВПО "Пермский гос. ун-т". Пермь, 2007. 128 с.
Статья научная
