Расчёты на CPU/GPU и кластерах
Расчёт в ПО тНавигатор может осуществляться на ноутбуках, рабочих станциях и кластерах. Доступны облачные вычисления с полными возможностями графического интерфейса для удалённого рабочего стола. Все модули тНавигатор используют общую внутреннюю систему хранения данных, расчётное ядро, обеспечивающее параллельный расчёт на всех доступных вычислительных мощностях.
Для повышения эффективности вычислений на рабочих станциях и кластерах в тНавигатор поддерживается использование CPU+GPU. Используется ускорение расчёта решения систем линейных уравнений на графических ускорителях NVIDIA. Поддерживаются только GPU NVIDIA начиная с архитектуры Pascal и более новые. Для корректной работы требуется установка последнего драйвера с поддержкой CUDA.
Базовый алгоритм распараллеливания расчета в тНавигатор, предназначенный для многоядерных рабочих станций, построен на использовании потоков исполнения, что является оптимальным при разделении задач между несколькими ядрами одного процессора. Данный алгоритм позволяет достигать практически линейного ускорения расчёта на современных многоядерных рабочих станциях.
При росте размерности моделей эффективность расчёта на рабочей станции может снижаться за счёт падения скорости обращения к общей оперативной памяти. Таким образом, несмотря на использование более высокоскоростных процессоров с большим количеством ядер, скорость расчёта не может продолжать увеличиваться в силу ограничения со стороны памяти.
Снять данное ограничение можно за счёт применения вычислительных машин с распределённой памятью (кластеров), привлечение которых требует применения MPI-алгоритмов для обмена данными между узлами.
В тНавигатор реализован уникальный гибридный алгоритм, который позволяет использовать алгоритм на MPI для распределения задач между узлами кластера и потоками исполнения для распределения задач по ядрам внутри каждого узла (MPI+threads). Данный подход позволяет снять существующие технологические ограничения, задействовать все вычислительные ресурсы и достичь ускорения в десятки раз при использовании кластеров, основанных на многоядерных процессорах.
В Московском офисе ИРМ для расчётов гидродинамических моделей используется кластер, состоящий из более 640 узлов (свыше 16 000 ядер) с суммарным объёмом оперативной памяти более 123 терабайт (ТБ) и объёмом дискового хранилища более 9 петабайт (ПБ).
