Реализация моделей климата на многопроцессорных вычислительных системах кластерного типа

• Автор: Глухов, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 97 с.

Оглавление

Список иллюстраций

Список таблиц

Введение

1 Постановка задачи

ф 1.1 Формулировка уравнений гидротермодинамики атмосферы .

1.2 Численные методы решения уравнений гидротермодинамики атмосферы

1.3 Проблема эффективной реализации программ на многопроцессорных вычислительных системах.

2 Реализация атмосферных динамических блоков на многопроцессорных кластерах

2.1 Тест ХельдаСуареза

2.2 Коммуникационное ядро

1 2.3 Параллельная реализация конечноразностного динамического блока
2.4 Параллельная реализация спектрального динамического блока
3 Реализация моделей общей циркуляции атмосферы и океана ИВМ РАН на параллельных вычислительных системах
3.1 Реализация модели общей циркуляции атмосферы ИВМ РАН
на многопроцессорных ЭВМ с распределенной памятью .
3.2 Реализация модели общей циркуляции океана ИВМ РАН на
многопроцессорных ЭВМ с общей памятью.
Заключение
Литература


Относительный вклад вычислительных процедур модели ОЦА в общее время вычислений в зависимости от количества используемых процессоров вычислительной системы МВСМ. Среднеквадратичное (по глубине и времени) отклонение температуры вычисленного модифицированным параллельным кодом модели ОЦО ИВМ и исходным. В обоих случаях интегрирование модели производилось на 1 год модельного времени на одном процессоре Intel Itanium II. Среднеквадратичное (по глубине и времени) отклонение солености вычисленной модифицированным параллельным кодом модели ОЦО ИВМ и исходным. Intel Itanium II. Среднеквадратичное (по глубине и времени) отклонение скорости вычисленной модифицированным параллельным кодом модели ОЦО ИВМ и исходным. Intel Itanium II. Среднеквадратичное (по глубине и времени) отклонение температуры вычисленного параллельным кодом модели ОЦО ИВМ на 1 и 4 процессорах Intel Itanium II с применением ОрепМР. Среднеквадратичное (по глубине и времени) отклонение солености вычисленного параллельным кодом модели ОЦО ИВМ на 1 и 4 процессорах Intel Itamiun II с применением ОрепМР. Среднеквадратичное (по глубине и времени) отклонение скорости вычисленного параллельным кодом модели ОЦО ИВМ на 1 и 4 процессорах Intel Itanium II с применением ОрепМР. Интегрирование производилось на 1 год модельного времени. Результаты тестирования спектрального динамического блока на вычислительной системе МВСЮООМ (МСЦ). Результаты тестирования спектрального динамического блока на кластере Intel-Itanium II, MHz ‘TIGER” (МСЦ). Результаты тестирования спектрального динамического блока на кластере AMD Athlon МР “КАРРА” (МСЦ). Основные вычислительные процедуры модели ОЦА ИВМ, их удельный вклад в общий объем вычислений на одном процессоре вычислительной системы МВСЮООМ (МСЦ) и SCI-кластера (НИВЦ МГУ). Время расчета моделью ОЦА ИВМ климата на б часов модельного времени (в секундах) для различных конфигураций Рх х Ру двумерного массива процессоров вычислительной системы МВСЮООМ (МСЦ). Рх х Ру двумерного массива процессоров SCI-кластера (НИВЦ МГУ). А.1 Список переменных, определяемых в файле make. А.2 Список переменных, определяемых в файле make. A.З Пространственные разрешения, шаги по времени и периоды интегрирования моделей. B.1 Список переменных, определяемых в make-файле модели ОЦА. Модели общей циркуляции атмосферы Земли и Мирового океана, являясь на сегодняшний день основным инструментом для изучения изменения климата нашей планеты, происходящего под воздействием естественных и антропогенных факторов, представляют собой достаточно сложные, как с алгоритмической, так и с программной точки зрения системы, предъявляющие серьезные требования к аппаратным ресурсам современных вычислительных комплексов. Фактически, каждый новый виток в развитии вычислительной техники давал “повод” для совершенствования моделей. На первых порах, это развитие происходило за счет замены электронных ламп транзисторами, затем, микросхемами, наконец, появились микропроцессоры, тактовая частота которых непрерывно возрастала, увеличивался также размер оперативной памяти ЭВМ и скорость доступа к ней. Как результат, увеличивалось пространственное разрешение моделей, происходили качественные изменения в формулировках их основных уравнений, в параметризациях физических процессов. Так, используемое на заре компьютерной эры, уравнение переноса вихря было заменено полными уравнениями гидротермодинамики атмосферы, а в настоящее время все чаще применяются негидростатические модели [4]. Одновременно эволюционировали языки программирования, на которых были написаны модели. Однако, как было отмечено в [1], основа роста производительности ЭВМ на протяжении последних десятилетий заключалась, прежде всего, в развитии их архитектуры, нежели элементной базы, в котором основную роль играла идея одновременной обработки данных - несколькими арифметическими устройствами, процессорами, узлами - то есть, концепция параллельных вычислений, воплощением которой стали векторные, векторно-конвейерные, массивно-параллельные, кластерные вычислительные системы.