Дополнительная профессиональная программа повышения квалификации
«Параллельные вычисления в аэродинамических задачах»
Слушатели будут ознакомлены с мировым опытом создания супер-ЭВМ, их архитектурой и классификацией. Кругозор в этой области полезен при планировании и постановке численных исследований, выборе адекватных вычислительных ресурсов.
Будут рассмотрены вычислительные задачи, порождаемые основными моделями течений при использовании явных и неявных схем дискретизации. Классификация задач позволяет установить источники высокой вычислительной трудоемкости, требующей использования супер-ЭВМ и параллельных вычислений. Неявные схемы приводят к большим системам нелинейных уравнений, размеры которых доходят до 109 и более. Итерационное решение нелинейной задачи представляет собой последовательность линейных задач, для которых созданы как прямые методы на основе LU- и QU-разложений, так и эффективные итерационные методы.
Центральное место в программе занимают параллельные алгоритмы, реализующие названные методы. Эти алгоритмы представлены в ряде библиотек, свободно доступных для разработчиков программ. А для тех, кто использует готовые программы как "черные ящики", полезно просто иметь представление, на чем они основаны.
Параллельные алгоритмы предусматривают взаимодействие и обмен данными между параллельными ветвями расчета. Для этих целей созданы специальные программные средства. В архитектуре с общей памятью используется технология нитей, которая может быть реализована с помощью библиотеки POSIX Threads. Более универсальной является система MPI, применимая для крупных установок с раздельной памятью. Важную роль в этих системах играют асинхронные операции, позволяющие совместить вычисления с обменом данных, обычно более медленным.
Крупные вычислительные установки работают в многопользовательском режиме. На них организуются автоматические очереди задач и разделение ресурсов между пользователями при помощи систем Slurm, Torque, Grid Engine и др. Для оптимальной настройки очередей и использования мощностей необходимо представлять, как работает оборудование и программное обеспечение.
Программа предназначена для специалистов, решающих задачи вычислительной аэродинамики с применением современных вычислительных установок, допускающих параллельные вычисления. Сложность этих задач практически неисчерпаемая, поэтому параллельные вычисления позволяют существенно продвинуться в их решении.
Цель – научить слушателя работать на супер-ЭВМ.
По окончании каждый слушатель должен:
- понимать, для чего создаются супер-ЭВМ, какие математические методы и вычислительные алгоритмы на них используются и как это способствует решению аэродинамических задач;
- уметь применять полученные сведения в своей практической деятельности.
Тематический план
|
№ |
Название темы |
Кол-во часов |
|
Лекции |
||
|
1 |
Введение. Супер-ЭВМ в мировой практике. TOP-500. |
2 |
|
2 |
Математические и численные модели течений. Источники вычислительной трудоемкости. |
2 |
|
3 |
Параллельные алгоритмы решения линейных систем. |
4 |
|
4 |
Параллельная реализация итерационных методов решения нелинейных систем. |
4 |
|
5 |
Программное обеспечение параллельных вычислений. |
4 |
|
6 |
Зачет |
2 |
|
7 |
ИТОГО: |
18 |
По окончании выдается удостоверение установленного образца.