Кратко напомним основные понятия введенной терминологии:
•
кластер
— это объединение логической и аппаратной структуры
вычислительной системы;
•
вычислительное ядро
— единица логической структуры класте-
ра, элементарный вычислитель, способный исполнять последо-
вательную программу (вычислительное ядро следует отличать от
процессорного ядра, которое можно рассматривать как элемент
аппаратной структуры);
•
вычислительный модуль
— элемент логической структуры кла-
стера, представляющий собой одно или несколько вычислитель-
ных ядер, объединенных общим полем памяти;
•
узел
— элемент аппаратной структуры кластера, объединяющий
один или несколько модулей в сервер.
Учебно-экспериментальный вычислительный кластер состоит из
одного управляющего и восьми вычислительных узлов на базе
4-ядерных процессоров Intel Core i7-920, объединенных сетью Gigabit
Ethernet, общий объем оперативной памяти — 100 Гб. Максимальная
производительность кластера, измеренная по тесту Linpack Benchmark,
262,2 Гфлопс [1], что составляет 79% пиковой производительности.
Основные цели создания кластера — это решение ресурсоемких
прикладных задач математической физики в рамках научных направ-
лений, развиваемых на кафедре ФН-2 “Прикладная математика”
МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также обучение студентов и аспирантов
подходам и приемам разработки эффективных параллельных вычи-
слительных алгоритмов. В настоящей статье расмотрены некоторые
алгоритмы для решения задач аэрогидродинамики, магнитной гидро-
динамики и тепломассопереноса. В 2012 г. авторами был организован
и проведен учебно-научный семинар “Параллельные вычислительные
технологии” для студентов и аспирантов МГТУ им. Н.Э. Баумана, на
котором рассмотрены базовые вопросы организации высокопроизво-
дительных вычислений, архитектуры многопроцессорных вычисли-
тельных комплексов и основные технологии параллельного програм-
мирования для различных классов вычислительных систем, такие как
OpenMP, MPI, nVidia CUDA. Описание курса приведено в настоящей
работе.
Решение прикладных задач.
Ниже рассмотрено несколько парал-
лельных алгоритмов решения практических задач, описываемых мате-
матическими моделями магнитной гидродинамики, динамики идеаль-
ной и вязкой несжимаемой среды, тепломассопереноса в несжимаемой
среде. Для каждой задачи приведена математическая постановка, крат-
ко описан используемый численный метод и способ его параллельной
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012. № 4
83
