WEB-интерфейс для параллельных программ вычисления электромагнитных полей
, ,
Институт радиотехники и электроники РАН, г. Москва
Расчет динамики электромагнитных полей при сложной конфигурации областей, заполненных проводниками и диэлектриками, часто встречается в задачах современной радиоэлектроники и связан с решением уравнений Максвелла в пространственно-временном представлении при учете соответствующих начальных и граничных условий. В большинстве практически важных случаев получить такое решение возможно лишь при использовании численных методов. Наиболее эффективным в настоящее время является алгоритм, основанный на конечно-разностной аппроксимации уравнений. Его широкое использование объясняется в первую очередь универсальностью, минимумом дополнительных упрощений и предположений, возможностью получения результата с достаточной степенью точности совпадающим с экспериментальными данными. Однако, при достаточно больших по сравнению с характерными масштабами размерах области построения решения, реализация такого алгоритма требует вычислительных ресурсов, значительно превышающих возможности персональных компьютеров. Использование же мощных отечественных вычислительных комплексов (кластеров, супер-ЭВМ МВС-1000М) предполагает наличие в прикладных программах механизма параллельного выполнения частей алгоритма. Создание параллельных программ является достаточно сложной задачей, требующей значительных усилий и часто являющейся трудновыполнимой для большинства инженеров и научных работников.
Целью нашей работы являлось создание программного комплекса, позволяющего специалистам в области электроники и электродинамики получать решение интересующих их задач, используя WEB-интерфейс в качестве удобного доступа. Основой комплекса является программа, реализующая параллельный конечно-разностный метод решения уравнений Максвелла при различных (задаваемых пользователем) начальных и граничных условиях и работающая на кластере ИРЭ РАН. Управление работой вычислительной части осуществляет программа обработки запросов пользователя. Сами запросы поступают на кластер через HTTP-сервер ИРЭ. Пользователь формирует запрос в виде текстового файла, содержащего описание
- параметров вычислительной схемы,
- формы границ области построения решения,
- типов и места расположения источников электромагнитного поля,
- координат точек пространства, для которых будет сформированы зависимости компонент электромагнитного поля от времени.
Эта информация через HTML-форму отправляется на HTTP-сервер, где проводится ее первичная обработка. Если CGI-программа, проводящая обработку, не находит ошибки в описании параметров, осуществляется дальнейшая передача информации на кластер и запуск вычислительной части. По окончании расчетов полученные данные передаются на HTTP-сервер и пользователь, выполнив соответствующий запрос, может перенести данные на свой компьютер.
Для каждого класса задач разрабатывается свой интерфейс, позволяющий оптимально формировать задание. В настоящее время при помощи предоставляемых программных средств возможно моделирование электромагнитных полей в двумерных и аксиально-симметричных структурах. Более подробная информация расположена по адресу http://cuc. *****
