Государственный контракт от «18» мая 2007 г. № 02.514.11.4036
Шифр .
Срок выполнения 18 мая 2007 г. – 31 октября 2008 г.
Общий объем финансирования (руб.)
Объем бюджетного финансирования 7000000 (руб.)
Головной исполнитель -Исследовательский Центр Электронно-Вычислительных Технологий»
Название: «Разработка и исследование базовых средств и технологий параллельного программирования для отечественного суперкомпьютера с перспективной архитектурой»
Ответственный за разработку
к. ф.-м. н. , начальник отдела «Архитектура и программное обеспечение суперкомпьютеров»
Краткая аннотация
Цель проекта – разработка и исследование базовых средств и технологий, методов параллельного программирования и организации параллельных вычислений для создаваемого отечественного суперкомпьютера с распределенной общей памятью и мультитредово-потоковой архитектурой, который должен значительно превосходить кластерные системы по развиваемой реальной производительности и обладать возможностью ее масштабирования до транспетафлопсного уровня.
В процессе исследований была подтверждена возможность действительного получения значительно более высоких уровней реальной производительности в сравнении с кластерными системами на суперкомпьютере с перспективной архитектурой и программным обеспечением, определены условия получения этого результата.
Создаваемый отечественный суперкомпьютер, для которого проводится разработка программных средств в данном проекте, относится к системам высшего диапазона производительности, применяемым обычно для решения стратегически важных задач. По этой причине далее в тексте будет использовано сокращенное его наименование СКСН (суперкомпьютер стратегического назначения).
Полученный практический результат
В ходе выполнения НИР были получены следующие результаты:
1. Разработана параллельная архитектурная имитационная модель СКСН. Модель предназначена для отработки принципов работы создаваемого суперкомпьютера, разработки программного обеспечения и получения оценок производительности.
2. Разработан комплекс базовых средств параллельного программирования для СКСН, включающий: ассемблер, редактор связей, базовый компилятор языка Си, базовый компилятор языка Фортран, набор библиотек для программирования с использованием различных моделей организации вычислений (мультитредовые и потоковые), библиотеку работы с памятью, блоки операционной системы, а также пакетные и интерактивные средства отладки и профилирования параллельных программ.
3. Проведено функциональное и оценочное тестирование разработанных программных средств. Для тестирования применялись как небольшие тестовые программы (умножение плотнозаполненных матриц, умножение разреженной матрицы на вектор, быстрое преобразование Фурье, метод Якоби на двумерных и трехмерных регулярных сетках, поиск вширь в графах большого размера и др.), так и значительно более сложные тестовые приложения (решение задач распространения тепла использованием адаптивных динамически изменяемых сеток).
4. Выполнена экспериментальная реализация библиотеки MPI, что существенно облегчит перенос разработанных параллельных программных комплексов на архитектуру СКСН.
Уникальность разработанных базовых средств и технологий параллельного программирования определяется архитектурными особенностями СКСН: поддержка разнообразных вычислительных моделей (однородные и гетерогенные мультитредовые модели, статические и динамические потоковые модели); обеспечение использования глобального адресного пространства с неоднородным по эффективности доступом, видимым и управляемым программистом; поддержка механизмов управления локализацией данных и вычислений (впервые на уровне системы команд был применен механизм удаленного вызова процедур).
Разработанная технология отладки и профилирования параллельных программ позволяет осуществлять мониторинг работы не только тредовых устройств, но и выполнения команд обращений к памяти (профилирование работы с памятью в пространстве и во времени). Реализована методика количественной оценки программ по пространственно-временной локализации работы с памятью.
Краткая технико-экономическая характеристика
Создание перспективных СКСН и их программного обеспечения значительно ускорит решение фундаментальных и прикладных задач в различных сферах науки и отраслях экономики и позволит: получать принципиально новую продукцию (например, новые лекарства и фармацевтические препараты); повысить производительность труда в различных отраслях экономики, прежде всего в машиностроении, т. к. повышение производительности эксплуатируемых вычислительных систем позволит существенно сократить время разработки новых изделий за счет применения современных математических методов моделирования; провести импортозамещение высокопроизводительных вычислительных средств, покупаемых за рубежом.
Применение перспективных микропроцессоров в системах управления ликвидирует традиционное отставание в области электронного оборудования создаваемых в России изделий повышенной технической сложности.
Создание перспективных СКСН невозможно без восстановления инфраструктуры их проектирования, основу которой составляют коллективы квалифицированных разработчиков. Это важнейший эффект для современной России. В этот процесс уже начат, необходимо его углубление и расширение. Ряд организаций (не только в Москве и Санкт-Петербурге) выражает готовность уже сейчас участвовать в этих работах, причем по технически и научно сложным направлениям.
Контактные телефоны: 8 (4
E-mail: *****@***ru
