Все выпуски

Работа посвящена связи параллельных и последовательных вычислений. С одной стороны, рассматривается класс словарных предикатов, основанных на последовательных вычислениях, ограниченных по памяти константами и имеющих полиномиальную временную сложность. С другой стороны, рассматривается класс словарных предикатов, вычислимых на параллельных альтернирующих машинах за логарифмическое время. Доказано совпадение соответствующих классов. Предложено направление использования полученных результатов для взаимного преобразования и сочетания вычислений на молекулярных биоподобных последовательных машинах и параллельных вычислениях на векторно-матричных компьютерах. Предполагаемые области применения: обработка изображений в реальном масштабе времени для задач управления, анализ больших текстов и других больших данных.

The work is devoted to the connection between parallel and sequential computing. On the one hand, we consider a class of word predicates based on sequential calculations, limited in memory by constants and having polynomial time complexity. On the other hand, we consider a class of word predicates that are computable on parallel alternating machines in logarithmic time. The coincidence of the corresponding classes is proven. The direction of using the obtained results for mutual transformation and combination of calculations on molecular biosimilar sequential machines and parallel calculations on vector-matrix computers is proposed. Intended applications: real-time image processing for control tasks, analysis of large texts and other big data.

Рассматриваются способы и варианты привязки параллельных процессов и потоков к ядрам, сокетам вычислительных узлов. Приводятся результаты выполнения тестовых примеров на MPI и MPI/OpenMP. Обсуждаются возможности достижения желаемого размещения параллельного приложения на процессорах и ядрах.

In operation ways and variants of a binding of parallel processes and threads to cores, sockets of computing systems are considered. Results of performance of test examples on MPI and MPI/OpenMP are resulted. Possibilities of reaching of desirable allocation of the parallel application on processors and kernels are discussed.

В работе исследуется алгоритм решения уравнения кристаллического фазового поля (Phase Field Crystal - PFC) в гиперболической постановке. Уравнение описывает фазовые превращения из метастабильного или неустойчивого состояния на масштабе атомной плотности и является дифференциальным уравнением шестого порядка по пространству и второго порядка по времени. Алгоритм основан на методе изогеометрического анализа (IGA) и реализован посредством библиотеки PetIGA. Полученный программный код допускает распараллеливание расчетов, что существенно ускоряет процесс решения задачи. Дана оценка эффективности используемых инструментов при проведении расчетов на высокопроизводительных вычислительных кластерах. Проведен анализ эффективности исследуемого алгоритма при работе с гетерогенными вычислительными системами.

The paper presents an algorithm for solving the equation of Phase Field Crystal (PFC) in a hyperbolic statement that allows to describe the phase transitions of metastable or unstable state at the nuclear density scale, described by a differential equation of the sixth order with respect to the space variable and the second order with respect to the time variable. The algorithm is based on the method of isogeometric analysis (IGA) and is implemented by PetIGA library. The resulting code allows parallel computations, which significantly speeds up the process of solving a problem. The effectiveness of used instruments during the calculations on high-performance computing clusters is evaluated. An analysis of the effectiveness of the current algorithm is carried out for heterogeneous computer systems.

Построен метод декомпозиции области для  адаптивного МКЭ с перестроением сетки, который включает параллельные алгоритмы: решения систем линейных уравнений, апостериорной оценки погрешности, локального перестроения сетки и динамической балансировки вычислительной нагрузки. Исследована их эффективность и структура вычислительных затрат при выполнении на мультиядерных вычислительных системах.

The decomposition method  for adaptive FEM with refinement of a mesh which includes parallel algorithms is constructed: solutions of systems of the linear equations, a posteriori estimation of an error, local refinement of a mesh and dynamic balancing of computing loading. Their efficiency and structure of computing load is researched at performance on multicore computing systems.

В данной работе формулируются основные задачи, решаемые инструментальной программной системой «Виртуальная лаборатория» для конечно-элементного анализа и параллельныхвы числений, и ее место в научно-исследовательской и учебной работе научного коллектива. Система организует эффективное взаимодействие разработчиков, заказчиков, обучение пользователей и студентов и обеспечивает их основными научными сервисами для конечно-элементного моделирования на многопроцессорных вычислительных системах с широким применением web-технологий.

In this paper, the features of the information-computing software system «Virtual laboratory for finite element simulation and parallel computing» are defined. We discuss how it can be used in research, development and education. This system supports collaboration between researchers and research customers, higher education and industrial training. Using Internet technologies, the Virtual laboratory provides scientific services for finite element simulation on multiprocessor platforms.

Данная работа посвящена исследованию (с помощью математического моделирования) динамических  систем, представляющих собой одномерный газ (10⁶ частиц) в отрезке, при различных условиях:
- бесстолкновительный газ в отрезке, частицы которого упруго отражаются от концов,
- бесстолкновительный газ в отрезке, левый конец которого колеблется по заданному периодическому закону,
- бесстолкновительный газ в отрезке с движущимся поршнем конечной массы, сравнимой с массой частицы газа.
Основное внимание уделено изучению асимптотического (при t→∞) поведения систем, в частности анализу прихода к состоянию статистического или теплового равновесия, на основе чего делаются предварительные выводы о процессе релаксации в системах.

With the help of mathematical modeling, we study the behavior of  a gas (10⁶ particles) in a one-dimensional tube. For this dynamical system, we consider the following cases:
- collisionless gas in a tube with both ends closed, the particles of the gas bounce elastically between the ends,
- collisionless gas  in a tube with its left end vibrating harmonically in a prescribed manner,
- collisionless gas  in a tube with a moving piston, the piston's mass is comparable to the mass of a particle.
The emphasis is on the analysis of the asymptotic (t→∞) behavior of the system and specifically on the transition to the state of statistical or thermal equilibrium. This analysis allows preliminary conclusions on the nature of relaxation processes.