Torsten Hoefler,
ETH Zürich, Assistant Professor,
University of Illinois at Urbana-Champaign, Adjunct Assistant Professor

Towards Automated Performance Modeling

Despite all efforts to develop performance-portable parallel programming environments, several changes are often necessary to adapt the code to new architectures and systems. Performance modeling has been discussed as a viable tool to support all stages of the software development process of parallel applications and to support co-design of different layers. In this talk, we particularly focus on the last, and most expensive stage, the continuous porting and improvement phase. We show how to apply semi-analytic modeling techniques to understand the structure of large parallel applications and to pinpoint bottlenecks and viable targets for code improvements. In the last part of the talk, we show examples how automatization of our techniques leads to new insights into scaling issues of parallel codes.

Заседание семинара - 28 августа 2012 г. в 16:00.

П.С. Иванов, зам.ген.дир. компании ttgLabs
TTG Apptimizer – инструментарий для авто-тюнинга GPGPU-программ

Процесс разработки ПО для гетерогенных вычислительных систем на базе графических ускорителей можно разбить на два этапа: (1) написание параллельной программы с использованием выбранной технологии и (2) её адаптация и оптимизация под целевую систему. И если для выполнения первого этапа существует множество решений, то количество инструментов для второго на порядок меньше.

В рамках доклада будет рассмотрен разрабатываемый компанией ttgLabs инструментарий TTG Apptimizer, предназначенный именно для проведения динамической адаптации программ под гетерогенные системы. Реализованные в нём механизмы авто-тюнинга подстраивают программу как к текущей аппаратной платформе, так и к обрабатываемым в настоящий момент данным, что позволяет с минимальными затратами добиться не только лучшей переносимости, но и дополнительного ускорения порядка 20-80%.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 29 мая в 16:30.

1. 16:30-17:15
А.К. Шайтан, Биологический факультет МГУ, в.н.с., к.ф.-м.н.
Молекулярное моделирование в решении ряда задач молекулярной биологии и бионанотехнологии

В докладе обсуждаются возможности методов атомистического молекулярного моделирования (молекулярная механика, динамика, методы ланжевеновской и диссипативной динамики) с использованием суперкомпьютерных технологий для описания структуры, функций и свойств биологических и гибридных молекулярных систем. Обсуждается место методов моделирования в общем теоретико-экспериментальном подходе на примере изучения ряда систем: амилоидоподобных фибрилл, ионных каналов, ДНК-белковых комплексов. Рассматриваются вопросы использования методов моделирования для предсказания структуры при агрегации белков и гибридных молекул в надмолекулярные структуры, изучения функции белков на основе известной кристаллической структуры, описания функциональных взаимодействий в макромолекулярных комплексах. Обсуждаются вопросы высококачественной визуализации строения сложных биомолекулярных объектов с помощью рей-трейсинга. Дополнительная информация по ссылкам http://molsim.org, http://www.youtube.com/molsimmsu.

2. 17:15-18:00
Д.В. Зленко, к.б.н., н.с. Биологического ф-та МГУ;
П.А. Мамонов, н.с. Биологического ф-та МГУ;
А.М. Нестеренко, м.н.с. НИИФХБ им. А.Н. Белозерского МГУ;
П.М. Красильников, к.ф-м.н., доцент Биологического ф-та МГУ
Моделирование влияния окружения на функциональную активность биологических молекулярных систем

В докладе будет поставлена проблема исследования взаимодействия макромолекул и их комплексов с окружением, а также взаимодействия активного центра белка с остальной глобулой. Будут продемонстрированы методические подходы, позволяющие решать нетривиальные задачи молекулярного моделирования, в частности, задачи конформационного поиска. Будут продемонстрированы некоторые результаты, полученные при моделировании взаимодействия белков с различными окружениями. Также будут обсуждаться методы расчета электрических свойств молекулярных поверхностей и особенности моделирования интерфейсов липид-вода и белок-вода.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 15 мая в 16:30.

1. 16:30-17:15
Р.А. Ибраев, ИВМ РАН, г.н.с., член-корр. РАН
В.В. Калмыков, ВМК МГУ, аспирант
Р.Н. Хабеев, Мехмат МГУ, аспирант
К.В. Ушаков, Институт океанологии им. П.П. Ширшова, н.с., к.ф.-м.н.
Вихреразрешающая 1/10° модель Мирового океана: физика, вычислительные технологии

В работе рассматривается задача построения модели Мирового океана высокого пространственного разрешения. Обсуждаются физические процессы, которые необходимо воспроизвести для адекватного моделирования крупномасштабной динамики океана. Рассматриваются математические и вычислительные задачи, возникающие при построении модели.

Приводятся первые результаты по воспроизведению внутригодовой изменчивости циркуляции вод Мирового океана с применением вихреразрешающей модели с разрешением 1/10° по горизонтали.

2. 17:15-18:00
Б.И. Краснопольский, с.н.с. лаборатории общей аэродинамики НИИ механики МГУ, к.ф.-м.н.
О реализации численных методов решения СЛАУ на основе гибридных моделей программирования

В докладе будут представлены текущие результаты разработки и реализации ряда численных методов для решения систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) в рамках гибридных моделей программирования. Рассматриваются достоинства и недостатки некоторых подходов, в том числе используемых в свободно-распространяемых библиотеках численных методов (MPI+OpenMP, MPI+Posix ShM), применительно к NUMA-архитектуре. Обсуждается ряд алгоритмических модификаций численных методов и особенностей реализации, направленных на улучшение параметров масштабируемости.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 24 апреля в 16:30.

1. 16:30-17:15
Т.С. Зюбина, к.х.н., с.н.с. лаб. ионики твердого тела ИПХФ РАН
Водородная энергетика: квантово-химическое моделирование адсорбционных процессов и ионного транспорта в протонпроводящих полимерных топливных элементах
(презентация, 8 Мб)

Одним из основных источников удешевления водородных топливных элементов является модернизация используемых в них платиновых катализаторов. На сегодняшний день наиболее перспективны композитные системы с использованием наноразмерных кластеров платины, нанесенных на оксидные носители; в этом случае количество платины может быть снижено на один-два порядка. Однако для создания эффективных и долговечных катализаторов необходимо определить влияние строения поверхности оксида и наличия примесей в нем на энергетику взаимодействия с наночастицами платины, изучить влияние строения поверхности частиц платины и носителя на характер взаимодействия активируемых молекул с катализатором, исследовать различные каналы ионного транспорта и механизмы формирования продуктов окисления на поверхности катализатора.

В докладе будет представлено использование метода функционала плотности с учетом периодических граничных условий с базисом проектированных присоединенных плоских волн для моделирования транспортных процессов, происходящих на молекулярном уровне в протонпроводящих полимерных топливных элементах.

2. 17:15-18:00
И.С. Мануйлович, к.ф-м.н., н.с. НИИ механики МГУ
В.А. Левин, академик, профессор, д.ф.-м.н., зав.лаб. НИИ механики МГУ
В.В. Марков, д.ф.-м.н., в.н.с. НИИ механики МГУ
Программный комплекс для высокопроизводительных расчетов пространственных течений реагирующих сред
(презентация, 9 Мб)

В докладе описывается разработанный коллективом авторов программный комплекс с современным графическим интерфейсом для моделирования 1D, 2D и 3D течений многокомпонентных инертных и реагирующих газовых смесей в открытом пространстве, в камерах и каналах со сложной геометрией, включая процессы с ударными и детонационными волнами. При моделировании используются уравнения Эйлера совместно с уравнениями химической кинетики горения, описывающие нестационарные двумерные (плоские или осесимметричные) и трехмерные течения. Используются подвижные структурированные многоблочные расчетные сетки с любой степенью связности и с произвольными криволинейными границами, задаваемыми параметрически. На основе MPI реализована возможность проведения расчетов трехмерных течений реагирующих газовых смесей на нескольких тысячах процессорных ядер на сложных криволинейных сетках, состоящих из нескольких миллиардов ячеек. Будут представлены результаты расчетов ряда задач, в том числе полученные на суперкомпьютере "Ломоносов".

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 10 апреля в 16:30.

1. 16:30-17:15
В.В. Измоденов, профессор Механико-математического ф-та МГУ, зав. лаб. ИКИ РАН, в.н.с. ИПМех РАН
Граница гелиосферы: многомерное кинетико-магнитогидродинамическое моделирование и эксперимент
(архив презентации, 41 Мб)

Граница гелиосферы определяется взаимодействием солнечного ветра с локальной межзвездной средой (ЛМС) и является переходной областью от солнечного ветра к межзвездной среде. Эта переходная область находится на расстояниях от 90 а.е. до 300 а.е., и её часто называют гелиосферным ударным слоем, так как со стороны Солнца она ограничена гелиосферной ударной волной. Начиная с 2004 г. интерес к исследованию границы гелиосферы существенно вырос в связи с тем, что два космических аппарата (Voyager 1 и 2) пересекли гелиосферную ударную волну и вошли переходную область. Активные исследования границы гелиосферы начались и с орбиты Земли после запуска КА Interstellar Boundary Explorer (IBEX) осенью 2008 г.

В докладе будут представлены основные теоретические подходы к моделированию взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой. Будут обсуждаться экспериментально подтвержденные предсказания, полученные в рамках многомерных многокомпонентных кинетико-газодинамических моделей взаимодействия солнечного ветра с ЛМС, а также трудности и проблемы существующих моделей и пути их развития. Будут представлены первые результаты, полученные на КА IBEX, а также их анализ на основе разработанных кинетико-газодинамических моделей.

2. 17:15-18:00
В.В. Стегайлов, к.ф.-м.н., доцент, зав.лаб. ОИВТ РАН
Атомистическое моделирование в материаловедении: радиационные повреждения, электрохимия, высокие плотности энергии и супрамолекулярные системы
(архив презентации, 13 Мб)

Продолжающееся непрерывное развитие теоретических и вычислительных методов атомистического моделирования на протяжении последних десятилетий обеспечивает основу средств анализа и прогноза для физики конденсированного состояния, материаловедения, химии, молекулярной биологии и нанотехнологий. Свойства материалов определяются откликом многоатомной системы на изменение внешних условий. Вообще говоря, для теоретического описания данного отклика не может быть достаточно методов кинетики и теории сплошных сред, а нужен выход на атомистический уровень описания. В докладе будут представлены результаты исследования классических и квантовых атомистических моделей радиационных повреждений, электрического двойного слоя, взаимодействия лазерного излучения с веществом и газовых гидратов.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 27 марта в 16:30.

А.Р. Хохлов, академик, проректор МГУ
Компьютерное моделирование полимерных систем и "мягкой материи"

В докладе будут представлены недавние результаты в области компьютерного моделирования полимеров и "мягкой материи", полученные на суперкомьютере "Ломоносов". Использовались методы классической, квантовой и реакционной молекулярной динамики, диссипативной динамики частиц, самосогласованного среднего поля, динамического функционала плотности и другие. Компьютерные реализации ряда упомянуых выше методов основаны на собственных разработках с оптимальным распараллеливанием вычислений. Будут рассмотрены результаты моделирования различных форм самоорганизации полимерных систем, свойств полимерных нанокомпозитов, топливных элементов, биомиметических гибридных систем.

Заседание семинара - 19 марта 2012 г. в 18:00.
А.И. Аветисян, к.ф.-м.н., доцент, ученый секретарь, ИСП РАН
Современные методы статического и динамического анализа программ для решения приоритетных проблем программной инженерии
(представление докторской диссертации)

Методы статического и динамического анализа программ применяются не только для разработки новых оптимизационных преобразований программ, связанных с необходимостью учета особенностей современной аппаратуры, но и для решения таких проблем, как синтез программ по их спецификациям, восстановление программного обеспечения, анализ и обеспечение различных аспектов безопасности ПО, рефакторинг и др. Наиболее остро в связи с современным состоянием программно-аппаратных средств стоят проблемы обеспечения высокой продуктивности разработки параллельных приложений и безопасности программно-аппаратных систем. Настоящая работа посвящена оригинальным методам статического и динамического анализа программ и соответствующим программным и инструментальным средствам, направленным на решение этих двух проблем.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 13 марта в 16:30.

1. 16:30-17:15
В.Л. Макаров, д.ф.-м.н., академик, ЦЭМИ РАН
А.Р. Бахтизин, д.э.н., ЦЭМИ РАН
Новый инструментарий в общественных науках - агент-ориентированные модели. Опыт использования суперкомпьютеров и ГИС для агентных моделей
(презентация, 160 Кб)

В рамках доклада будут рассмотрены агент-ориентированные модели (agent based models), относящиеся к классу моделей, основанных на индивидуальном поведении агентов и создаваемых для компьютерных симуляций. Основная идея, лежащая в основе агентных моделей, заключается в построении вычислительного инструмента, представляющего собой совокупность агентов с определенным набором свойств и позволяющего проводить симуляции реальных явлений. Также предлагается проанализировать опыт запуска агентной модели на суперкомпьютере и рассмотреть возможность использования геоинформационных систем в рамках моделей этого класса.

2. 17:15-18:00
А.В. Головин, с.н.с, к.х.н., ФББ МГУ, НИИ ФХБ МГУ
Р.В. Решетников, докторант, к.ф-м.н., ФББ МГУ
Молекулярное моделирование лекарств нового типа на основе малых нуклеиновых кислот
(презентация, 8 Мб)

Сегодня известно множество фактов о роли малых нуклеиновых кислот (НК) в регуляции различных процессов в живых системах. Эти молекулы могут быть как природного, так и искусственного происхождения. Одна из важнейших задач при разработке терапевтического средства на основе малых НК - оптимизация и унификация процесса формирования третичной структуры. В нашей работе, посвящённой тромбиновому аптамеру (15-TBA), мы применили комбинацию моделирования молекулярной динамики (около 30 траекторий с суммарным временем наблюдения 4 µs) и гибридного квантово-механического и молекулярно-механического подхода для изучения процесса связывания катиона с тромбиновым аптамером на атомарном уровне. Наши наблюдения позволили предложить ряд очевидных модификаций в структуре аптамера для улучшения координации катиона. Нами были синтезированы несколько новых модификаций тромбинового аптамера, которые проявили лучшую, чем 15-ТВА, антикоагулянтную активность и эффективность самосборки.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 28 февраля в 16:30.

1. 16:30-17:15
Д.А. Черепанов, к.ф.-м.н., с.н.с., Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН
Использование суперкомпьютеров для изучения механизма действия и разработки ионных антиоксидантов нового поколения
(архив презентации, 228 Мб)

Метод молекулярно-динамического моделирования с использованием высокопроизводительных суперкомпьютеров позволяет изучать молекулярный механизм действия мембранных фармакологических препаратов - ионных антиоксидантов, способных избирательно накапливаться во внутренних мембранах митохондрий и защищать липиды мембран от перекисного окисления. Численное моделирование дает возможность количественно характеризовать процесс диффузии ионов через границу раздела фаз митохондриальных мембран с водой, исследовать влияние химической природы ионов на кинетические и энергетические параметры данных процессов и, в конечном счете, разрабатывать эффективные препараты с направленным фармакологическим действием. Описываемый подход был использован в рамках инновационного биомедицинского проекта "Ионы Скулачева".

2. 17:15-18:00
П.А. Моссаковский, Ф.К. Антонов, Л.А. Костырева, А.В. Инюхин, НИИ механики МГУ
Моделирование быстропротекающих динамических процессов в механике деформируемого твердого тела с использованием суперкомпьютерных технологий
(архив презентации, 20 Мб)

Применительно к ряду практически важных проблем виртуальное моделирование оказывается более предпочтительным по сравнению с традиционными экспериментальными и аналитическими методами исследования. К таким задачам относится, в частности, моделирование различного рода аварийных ситуаций, природных и техногенных катастроф, когда возможность проведения полномасштабных натурных экспериментов ограничена или в принципе невозможна. В докладе рассматривается ряд таких проблем, для решения которых невозможно обойтись без применения суперкомпьютерных технологий.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 14 февраля в 16:30.

1. 16:30-17:15
В.Ф. Копьев, начальник акустического отделения ЦАГИ, д.ф.-м.н., профессор
Аэроакустика: современные проблемы и перспективы

Проблемы неблагоприятного акустического воздействия авиационной техники на людей и окружающую среду, включающие проблемы снижения аэродинамического шума, приобретают в последние годы все большую актуальность в связи с усилением борьбы человечества за улучшение экологической ситуации на планете. В представляемой работе проанализированы актуальные направления и подходы к решению аэроакустических задач и их взаимосвязь. Исследование этих сложных научных и технологических проблем отталкивается от существенно различных подходов к предмету, включающих поиск фундаментальных механизмов, лежащих в основе происходящих процессов, инженерных расчетов, отталкивающихся от конечного результата и соответствия изделия заданным нормам. Эти особенности в подходах отражают различную целевую функцию исследований, разделяющие результаты по уровню технологической готовности идеи, разработки или модели. Численное моделирование ставит целью объединить различные подходы к предмету.

2. 17:15-18:00
И.А. Абалакин, с.н.с., к.ф.-м.н., ИМП им. М.В.Келдыша РАН; П.А. Бахвалов, аспирант, МФТИ; А.П. Дубень, м.н.с., ИМП им. М.В.Келдыша РАН, аспирант, МГТУ СТАНКИН; А.В. Горобец, с.н.с., к.ф.-м.н., ИМП им. М.В.Келдыша РАН; Т.К. Козубская, зав. сект., д.ф.-м.н., ИМП им. М.В.Келдыша РАН
Крупномасштабные расчеты задач аэродинамики и аэроакустики с повышенной точностью на неструктурированных сетках

Доклад посвящен применению параллельных технологий, обеспечивающих эффективные расчеты задач аэродинамики и аэроакустики на суперкомпьютерах современной архитектуры. Численное моделирование проводится с использованием конечно-объемных схем, основанных на высокоточной реконструкции переменных вдоль направления ребер неструктурированной тетраэдральной сетки. Приводятся результаты моделирования турбулентных нестационарных течений и создаваемых ими акустических полей. Расчеты выполнялись на сетках размерностью до 100 млн элементов.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 6 декабря в 16:30.

1. 16:30-17:15
Мельник О.Э., НИИ механики МГУ, ЗАО "Т-Сервисы"
Суперкомпьютерное моделирование в задачах гидромеханики

В докладе будет рассказано об опыте применения пакетов инженерного анализа для решения задач гидродинамики, возникающих в промышленных приложениях: водоочистки и водоподготовки, кораблестроения, аэродинамики зданий и сооружений, фотолитографии и других. Данные задачи характеризуются трехмерным турбулентным течением в областях сложной геометрии, наличием поверхности раздела сред и дисперсными включениями. Это предъявляет существенные требования к размерности расчетной сетки, порядку аппроксимации уравнений и устойчивости численных методов. Решение подобных задач в досуперкомпьютерную эру было сопряжено с большими временными затратами и было доступно в только для крайне ответственных производств. В настоящее время подобные расчеты становятся стандартом при проектировании новых изделий.

2. 17:15-18:00
Сёмин А.В., Intel, HPC Technology Manager, EMEA, Germany
Технологии Интел для высокопроизводительных вычислений

Доклад посвящен развитию архитектур Интел для систем высокопроизводительных вычислений, оптимизированных как для решения каждодневных задач в индустрии, так и для решения фундаментальных научных проблем, требующих сверхпетафлопного уровня производительности. В частности, будет рассказано о деталях ядра Sandy Bridge, поддерживающего новый набор инструкций Intel AVX. В докладе будут не только раскрыты направления развития аппаратной архитектуры процессоров, систем ввода-вывода и платформ, но и подняты вопросы эффективного программирования высокопроизводительных систем.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 22 ноября в 16:30.

1. 16:30-17:15
Лущекина С.В., Немухин А.В., Варфоломеев С.Д.,
Институт Биохимической физики им. Эмануэля РАН, Химический факультет МГУ
Холинэстеразы: решение фундаментальных и прикладных задач ферментативного катализа с использованием высокопроизводительных вычислений

Доклад посвящен широкому спектру биомедицинских задач, связанных с ферментами, относящимися к семейству холинэстераз, и роли высокопроизводительных вычислений в их решении. Применение различных методов молекулярного моделирования позволяет наряду с исследованием фундаментальных закономерности ферментативного катализа изучать механизмы действия нервных ядов и искать пути защиты от них, а также вести разработку лекарственных препаратов для терапии болезни Альцгеймера.

2. 17:15-18:00
Лыкосов В.Н., ИВМ РАН, МГУ
Суперкомпьютерное моделирование в задачах физики климатической системы

В докладе будет представлен краткий обзор современного состояния исследований по проблеме математического моделирования изменений климата. Особое внимание уделено разработке вычислительных технологий для оценки опасных региональных и локальных последствий глобального потепления в ХХI веке, в частности, на территории России. Интенсивное развитие вычислительной техники и совершенствование пространственного разрешения моделей дает возможность перевести многие моделируемые процессы из разряда подсеточных в класс явно разрешаемых моделью. В качестве инструмента разработки и верификации новых параметризаций предлагается использовать вихреразрешающие модели пограничного слоя атмосферы, явно воспроизводящие как большую часть мелкомасштабной турбулентности, так и крупномасштабные структуры.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 8 ноября в 16:30.

1. Григоренко Б.Л., Немухин А.В., Химический ф-т МГУ
Флуоресцентные белки в output-файлах "Чебышёва"-"Ломоносова"

Доклад посвящен расчетам свойств флуоресцентных белков методами квантовой и молекулярной механики с использованием суперкомпьютеров МГУ имени М.В. Ломоносова. Выделенные из природных организмов цветные белки, флуоресцирующие в видимом диапазоне спектра, широко используются в качестве биомаркеров в клеточной и молекулярной биологии. Современные методы молекулярного моделирования и активное применение высокопроизводительных вычислений позволяют не только интерпретировать результаты экспериментальных исследований биофизических и биохимических процессов в подобных системах, но и предсказывать новые варианты цветных белков с улучшенными свойствами.

2. Аксенов А.А., Жлуктов С.В., Москалев И.В., Шишаева А.С., ООО "Тесис"
Решение больших задач вычислительной гидродинамики в промышленных приложениях

Доклад посвящен решению задач движения жидкости и газа в различных промышленных приложениях с помощью программного комплекса FlowVision. Показано моделирование течения жидкости в ядерном реакторе, течение газа с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями при обтекании самолетов, автомобилей и космических кораблей. Эти задачи требуют большой размерности расчетной сетки (десятки миллионов ячеек), которая позволяет учесть детали течения и особенности конструкции рассчитываемых объектов.

Совместное с семинаром "Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности" заседание - 25 октября в 16:30.

Д.Б. Фиников, С.Л. Лангман, О.А. Силаенков, П.А.Гофман (ООО "Сейсмотек", ООО "Центр анализа сейсмических данных МГУ имени М.В.Ломоносова")
"Обработка в реальном времени - необходимое условие решения обратной задачи сейсморазведки"

А.В.Гончарский (НИВЦ МГУ)
"Суперкомпьютерные технологии в томографических исследованиях"

Заседание семинара - 7 сентября в 18:00.
Torsten Hoefler, Performance Modeling and Simulation Lead, Blue Waters, National Center for Supercomputing Applications; Adjunct Assistant Professor, Computer Science Department, University of Illinois at Urbana-Champaign

Energy-aware Software Development for Massive Scale Systems

The power consumption of HPC systems is an increasing concern as large-scale systems grow in size while voltage scaling slows down and leakage current increases. It is unreasonable to expect that a single system can consume more than 20 MW, which makes the road to larger scales harder. While we may be able to solve the challenge to build an Exascale machine in this power-budget, it's unclear if practical algorithms and implementations can operate at the required power-efficiency. In this talk, we show examples for power-aware algorithm analysis and modeling. We also demonstrate that the network quickly becomes the key concern with regards to performance and power. We show hardware and software techniques to limit power consumption and describe how network-centric programming can potentially further mitigate those concerns. We then describe several techniques for power-aware parallel programming and power modeling as directions of future research in this area.

Заседание семинара - 21 февраля в 18:00.
К.В. Герценбергер, м.н.с., ОИЯИ (г. Дубна)
Методика автоматизированной разработки параллельного программного обеспечения на основе параллельных алгоритмических структур
(представление кандидатской диссертации)

Параллельное программирование, наследуя все сложности последо­вательного, добавляет немало новых: организация параллельной структуры програм­мы и обмена данными между параллельными процессами, синхронизация вычислений и доступа к ресурсам, сложности отладки. Традиционные методы и инструменты, как основанные на передаче сообщений, так и те, что используют разделяемую память, делают задачу создания программ узкоспециализированной, нетривиальной, трудоемкой с большими временными затратами, и не защищают как от программных ошибок, так и от низкой эффективности.

Перспективным на сегодняшний день является направление автоматизации деятельности разработчика на параллельных архитектурах за счет использования высокоуровневых алгоритмических абстракций, таких как типовые параллельные алгоритмические структуры. Существует ряд реализаций, использующих параллельные алгоритмические структуры, но все они носят скорее теоретический характер, а не прикладной, поскольку большинство проблем традиционных средств так и осталось нерешенными.

В докладе будет представлена методика автоматизированной разработки параллельного программного обеспечения при помощи параллельных алгоритмических структур. Предложенный подход позволяет разработчикам, не являющимися экспертами в области параллельного программирования, быстро и эффективно распараллеливать последовательную обработку для любой аппаратной платформы. Будут рассмотрены все этапы методики, в частности, предсказание производительности и генерация параллельного кода, и их реализация. Отдельное внимание будет уделено среде визуальной разработки параллельного программного обеспечения, реализованной по данной методике, а также применению разработанного подхода в ряде крупных проектов.

Заседание семинара - 14 февраля в 18:00.
А.А. Корж, ОАО "Т-Платформы", архитектор
Список Graph 500: описание бенчмарка, стандартная и оптимизированная версии, результаты на суперкомпьютерах IBM Blue Gene/P и Ломоносове

На осенней конференции Supercomputing 2010 была представлена первая редакция списка Graph 500, который призван оценивать производительность систем на классе задач, совсем далеком от теста Linpack. Инициаторами создания данного списка выступили эксперты из сообщества пользователей из национальных исследовательских лабораторий, возглавляемые лабораторией Sandia. По мнению авторов, бенчмарк представляет новое направление высокопроизводительных вычислений - "решение громадных информационных проблем". Сюда относятся задачи обработки огромных разреженных объемов информации, представленных в виде графа или базы данных. Эти задачи принято относить к классу Data Intensive приложений, и основной операцией в них являются не операции с плавающей точкой, а операции доступа к данным. Обычно в программах этого класса доминирует поиск чего-либо в огромных объемах разреженных данных, причем объем вычислений, в отличие от теста Linpack, крайне незначителен по сравнению с объемом обрабатываемых данных.

В докладе будет рассмотрен сам бенчмарк, нюансы формирования списка, текущее состояние списка, сравнение со списком Top 500. Будет рассмотрена доступная референсая реализация и возможности оптимизации. Будет представлена оптимизированная реализация бенчмарка Graph 500, реализованная с помощью расширенной библиотеки SHMEM+, и результаты, полученные на суперкомпьютерах Blue Gene/P и Ломоносов, установленных в Московском Университете.

Заседание семинара - 1 ноября в 17:00.
По приглашению Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ имени М.В.Ломоносова в Россию приезжает Томас Стерлинг. Тема его доклада на семинаре:
Challenge and Opportunities towards Exascale Computing

Профессор Томас Стерлинг - лауреат премии Gordon Bell Prize, "отец" современных кластерных вычислительных систем, архитектура которых была предложена им в 1993 году в рамках проекта Beowulf. Область научных интересов Томаса Стерлинга - новые модели, методы и технологии построения высокопроизводительных компьютеров, программирование суперкомпьютеров со сверхвысоким уровнем производительности, петафлопные и экзафлопные вычисления.

Опубликована видеозапись выступления Томаса Стерлинга. Ее можно посмотреть он-лайн или скачать avi-файлом (381 Мб).

Заседание семинара - 4 октября в 18:00.
А.В. Адинец, м.н.с. НИВЦ МГУ
Использование расширяемых языков для программирования высокопроизводительных приложений
(продолжение доклада)

В настоящее время наблюдается бурный рост числа и разнообразия вычислительных архитектур. Существующие языки уже не являются адекватными для их программирования, поэтому встаёт вопрос о разработке новых языков. Создание нового языка требует времени — времени на разработку модели, разработку синтаксиса, разработку компиляторов, внедрение. Но в условиях активного развития аппаратных архитектур к моменту внедрения модель, заложенная в язык, наверняка устареет, и разработанный язык будет никому не нужен.

В качестве альтернативы предлагается использовать расширяемые языки — языки программирования, в которых синтаксис и семантика языка могут быть расширены прикладным программистом. Расширяемость синтаксиса и семантики позволит интегрировать новые модели и подходы к программированию в уже существующий язык. Эти новые модели могут быть как низкоуровневыми, приближенными к конкретной архитектуре и непереносимыми, так и высокоуровневыми и переносимыми между различными архитектурами. Соответственно, не потребуется создавать новые языки для новых архитектур и моделей.

В докладе будет рассказано об основных особенностях расширяемых языков программирования, а также о существующих расширяемых языках. Будут описаны различные возможности использования расширяемых языков для программирования высокопроизводительных приложений. Наконец, будет рассказано об использовании автором расширяемого языка Nemerle для программирования графических процессоров, одного из классов перспективных вычислительных архитектур.

Заседание семинара - 13 сентября в 18:00.
М.А. Паньшенсков, аспирант, матмех СПбГУ
Распределение вычислений в среде с высокой коммуникацией (MapReduce)
(представление кандидатской диссертации)

Распределенная среда MapReduce была разработана компанией Google для решения прикладных вычислительно трудоемких задач (индексирование текста, частота слов в тексте). Новая среда получила популярность в других компаниях (Facebook, Amazon, Yahoo! et al.) и научных сообществах (Stanford et al.). Так же как интерфейсы MPI, OpenMP среда MapReduce ставит целью предоставить средства для программирования в распределенной вычислительной среде. Отличительной особенностью MapReduce является то, что эта среда фиксирует общий ход выполения программы и передачу данных между компьютерами. Эта особенность ограничивает класс решаемых задач, но позволяет эффективно автоматизировать управление вычислениями. В докладе будет подробно расмотрена среда MapReduce и механизмы распределения вычислительных заданий в ней.

Заседание семинара - 6 сентября в 18:00.
А.В. Адинец, м.н.с. НИВЦ МГУ
Использование расширяемых языков для программирования высокопроизводительных приложений

В настоящее время наблюдается бурный рост числа и разнообразия вычислительных архитектур. Существующие языки уже не являются адекватными для их программирования, поэтому встаёт вопрос о разработке новых языков. Создание нового языка требует времени — времени на разработку модели, разработку синтаксиса, разработку компиляторов, внедрение. Но в условиях активного развития аппаратных архитектур к моменту внедрения модель, заложенная в язык, наверняка устареет, и разработанный язык будет никому не нужен.

В качестве альтернативы предлагается использовать расширяемые языки — языки программирования, в которых синтаксис и семантика языка могут быть расширены прикладным программистом. Расширяемость синтаксиса и семантики позволит интегрировать новые модели и подходы к программированию в уже существующий язык. Эти новые модели могут быть как низкоуровневыми, приближенными к конкретной архитектуре и непереносимыми, так и высокоуровневыми и переносимыми между различными архитектурами. Соответственно, не потребуется создавать новые языки для новых архитектур и моделей.

В докладе будет рассказано об основных особенностях расширяемых языков программирования, а также о существующих расширяемых языках. Будут описаны различные возможности использования расширяемых языков для программирования высокопроизводительных приложений. Наконец, будет рассказано об использовании автором расширяемого языка Nemerle для программирования графических процессоров, одного из классов перспективных вычислительных архитектур.

Заседание семинара - 10 июня в 11:00
Prof. Dr. Felix Wolf
German Research School for Simulation Sciences, RWTH Aachen University
Application Performance Analysis on Petascale Systems

Driven by application requirements and accelerated by current trends in microprocessor design, the number of processor cores on modern supercomputers grows from generation to generation. This imposes scalability demands not only on applications but also on the software tools needed for their development. The open-source toolset Scalasca has been designed to analyze the performance behavior of parallel applications specifically on such large-scale systems. A distinctive feature is its ability to identify program wait states, which often present a major challenge in achieving satisfactory performance - especially when trying to scale communication-intensive applications to large processor counts.

In this talk, we review the current toolset architecture, emphasizing its scalable design and the role of the different components in transforming raw measurement data into useful knowledge of execution behavior. The scalability and effectiveness of Scalasca are surveyed from experience in measuring and analyzing real-world applications on a range of computer systems.

Biography
After earning his Ph.D. degree in computer science at RWTH Aachen University in 2003, Felix Wolf spent more than two years as a postdoctoral researcher at the University of Tennessee. Today, he is head of the Laboratory for Parallel Programming at the German Research School for Simulation Sciences in Aachen and of an associated research group at the Jülich Supercomputing Centre. Both groups jointly conduct research in the area of programming tools for large-scale parallel computers. As a computer-science professor at RWTH Aachen University, he teaches parallel programming in science and engineering.

Заседание семинара - 13 мая в 15:30
Fayé A. Briggs
Intel Fellow, Intel Architecture Group Director
Intel multicore processors: scalability and efficiency

Fayé Briggs is an Intel Fellow and director of Scalable Server Architecture for the Intel Architecture Group at Intel Corporation. He is responsible for ensuring that Intel's multi-core and many-core-based server architectures achieve world-class performance.

Заседание семинара - 19 апреля в 16:30
А.Ю. Дроздов, к.т.н., руководитель отдела оптимизирующих компиляторов, ИТМиВТ им. С.А. Лебедева
Компонентный подход к построению оптимизирующих компиляторов
(представление докторской диссертации)

Одним из основных направлений развития методов программной инженерии в настоящее время является технология "порождающего программирования". Эта технология предполагает переход от уникальных решений к конвейерному производству программного обеспечения. В данной работе предложена технология компонентного построения оптимизирующих компиляторов, которая может быть взята за основу для конвейерного производства оптимизирующих компиляторов. Вторым основным направлением данной работы является развитие алгоритмических основ компонент оптимизирующих компиляторов, таких как статического анализ программ, планирование программ и др.

Заседание семинара - 15 марта в 16:30
Л.В. Шамардин, м.н.с. НИИЯФ МГУ,
А.П. Демичев, с.н.с. НИИЯФ МГУ,
В.А. Ильин, в.н.с. НИИЯФ МГУ,
А.П. Крюков, в.н.с. НИИЯФ МГУ
Разработка грид-сервиса управления заданиями ГридННС Pilot на основе архитектурного стиля REST

В работе рассматривается возможность использования архитектурного стиля REST для создания грид-сервисов как альтернатива традиционным методам на основе спецификации WSRF. Рассматриваются методы реализации основной функциональности грид-сервисов и управления ресурсами.

Рассматривается разработанный авторами грид-сервис управления заданиями ГридННС - Pilot. Он позволяет выполнять многошаговые задания в виде ациклического направленного графа. Сервис имеет простой REST API для взаимодействия с клиентскими приложениями. Он позволяет автоматизировать сложные структуированные вычисления, производимые на географически распределенных ресурсах и используется в ГридННС.

Заседание семинара - 1 марта в 16:30
С.В. Трошин, м.н.с., АСВК ВМиК МГУ
Мониторинг работы пользователей корпоративных сетей
(представление кандидатской диссертации)

Работа посвящена решению актуальной задачи обеспечения информационной безопасности корпоративной сети от внутренних вторжений. В работе предложена технология построения систем мониторинга, позволяющих решать задачи раннего обнаружения внутренних вторжений и построения профилей работы пользователей. Технология основана на сборе параметров работы пользователей с корпоративными ресурсами из неконтентных источников информации, а также на консолидации, централизованном хранении и анализе параметров работы с применением алгоритмов интеллектуального анализа данных (data mining) и технологии OLAP.

Заседание семинара - 17 февраля в 13:00
П.С. Костенецкий, аспирант, Южно-Уральский государственный университет
Моделирование и анализ иерархических многопроцессорных систем баз данных
(представление кандидатской диссертации)

Работа посвящена построению математической модели DMM (Database Multiprocessor Model) иерархической многопроцессорной системы в контексте приложений баз данных, а также в разработке на ее основе методов и алгоритмов моделирования процессов параллельной обработки транзакций, которые могут быть применены для поиска и исследования перспективных аппаратных архитектур. На базе предложенной модели DMM разработан эмулятор многопроцессорных иерархических машин баз данных DMS (Database Multiprocessor Simulator), позволяющий моделировать и исследовать эффективность различных иерархических многопроцессорных конфигураций в контексте задач баз данных класса OLTP. С использованием эмулятора DMS проведены вычислительные эксперименты, подтверждающие адекватность модели DMM и эксперименты позволяющие находить оптимальные многопроцессорные архитектуры для приложений баз данных.

Заседание семинара - 8 февраля в 16:30
П.Е. Велихов, научный сотрудник, НИИСИ РАН
SciDB - параллельная СУБД для хранения и анализа научных данных

В докладе будет представлен проект SciDB, целью которого является разработка параллельной высокопроизводительной базы данных с открытым кодом для крупных научных проектов. Кроме привычных функций систем управления базами данных, в SciDB присутствуют новые механизмы работы с данными, специально разработанные для анализа научных данных.

Модель данных SciDB представляет из себя многомерные вложенные массивы. Таким образом, ученым не надо моделировать свои данные как таблицы записей, что в свою очередь ведет к более простой формулировке аналитических запросов и на порядки увеличивает производительность системы. Так как в SciDB будут хранится данные, полученные с приборов, SciDB поддерживает погрешность измерений на уровне модели данных и языка запросов. Наконец, SciDB изначально разрабатывается для работы на большом спектре вычислительных систем, от переносного ПК до больших кластеров и суперкомпьютеров. Таким образом, ученые смогут работать с данными в одной среде, например, отлаживая аналитические алгоритмы на персональных компьютерах, используя небольшую выборку данных, а отлаженные запросы без изменений запускать на высокопроизводительных кластерах.

В докладе будет представлена архитектура SciDB, планы разработки системы и первые пробные проекты с использованием SciDB.

Заседание семинара - 2 ноября в 16:30
О.В. Джосан, аспирантка, АСВК ВМиК МГУ
Методы и программные средства визуализации научных данных на массивно-параллельных вычислительных системах
(представление кандидатской диссертации)

Работа посвящена актуальной тематике, связанной с разработкой методов и алгоритмов визуальной поддержки научных вычислений на массивно-параллельных системах.

В работе предложена функциональная схема организации системы визуализации, обеспечивающая различные режимы визуализации, в том числе визуализацию в процессе выполнения расчета (режим in situ). Предложен метод и унифицированный формат представления результатов научных расчетов для различных предметных областей. Предложен метод построения изображений, позволяющий осуществлять визуализацию для различных типов дисплейных устройств. Предложены новые методы обработки видео в системе визуализации научных данных, учитывающие особенности массивно-параллельных вычислений.

Рассмотрена реализация предложенного программного комплекса на массивно-параллельной системе Blue Gene/P. Проведено экспериментальное исследование применимости предложенных методов для визуализации реальных данных, полученных в расчетах прикладных задач из различных научных областей.

Заседание семинара - 19 октября в 16:30
М.С. Клинов, н.с., ИПМ им. М.В.Келдыша РАН
Автоматическое распараллеливание некоторого класса Фортран-программ. Отображение на кластер
(по материалам кандидатской диссертации)

В докладе рассматриваются алгоритмы автоматически распараллеливающего компилятора Парфор, осуществляющие отображение на кластер программ на языке Фортран. Алгоритмы используют результаты статического анализа программы, которые могут при необходимости дополняться или корректироваться программистом. Автоматическое отображение на кластер основано на построении различных вариантов распараллеливания (распределения данных и вычислений между процессорами, а также организации доступа к удаленным данным - данным, расположенным на других процессорах) и их оценке путем моделирования параллельного выполнения соответствующих им программ. Приводятся результаты экспериментальной проверки компилятора Парфор на тестах и реальных приложениях.

Заседание семинара - 18 мая в 16:30
А.В. Адинец, аспирант кафедры АСВК, ВМиК МГУ
OpenCL: язык параллельного программирования для ускорителей

Доклад посвящен языку OpenCL - диалекту C для программирования ускорителей. Будет рассказано о причинах и целях создания языка. Будут рассмотрены особенности языка и их связь с особенностями программируемых ускорителей. На примере некоторых программ будут рассмотрены возможности языка и системы времени выполнения.

Заседание семинара - 4 мая в 16:30
В.Б. Гузев, аспирант, РУДН
Расширение языков параллельного программирования для многопроцессорных и распределенных систем
(представление кандидатской диссертации)

В работе представлен новый язык параллельного программирования, Parallel C#, главной особенностью которого является интеграция связок и функций высшего порядка. В данном языке расширяется стандартный синтаксис языка C# в части поддержки параллельного программирования, что упрощает задачу написания комплексных многопоточных и распределенных приложений. В работе описан дизайн языка и приводятся примеры его использования на различных задачах параллельного программирования. Также представлена система исполнения данного языка для Windows и Linux-платформ.

Кроме того в работе представлено описание формального базиса для данного языка (¦¦-исчисление): приведена грамматика исчисления, а также описана операционная семантика языка с помощью механизма распределенной химической машины.

По приглашению Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ имени М.В. Ломоносова в Москву приезжает Дж. Донгарра, один из самых известных специалистов суперкомпьютерного мира, автор множества научных работ, руководитель целого ряда масштабных проектов, один из авторов списка Top500 самых мощных компьютеров мира.

20-го апреля 2009 года в 16:30 на заседании научного семинара Parallel.ru состоится его доклад

"The current state, trends, and future of supercomputing"

Доступна презентация доклада в форматах zip/ppt (8.6 Мб) и zip/pptx (15 Мб), а также фотографии с семинара.

Заседание семинара - 23 марта в 16:30.
Е.А. Рыжков, аспирант Тульского государственного университета, ген. директор ООО «СиПроВер»
Статический анализ кода для автоматического обнаружения ошибок при переносе программ на 64-битные платформы

Рассматривается задача разработки статического анализатора кода для диагностики проблем в коде C/C++ приложений при миграции на 64-битные платформы. Приводятся проблемы в коде 64-битных приложений, а также правила диагностики данных проблем. Правила диагностики сформулированы на основе теоретико-множественного подхода. Коротко рассматривается и другая задача – статический анализ параллельных программ (OpenMP).

Заседание семинара - 2 марта в 16:30.
А.Ю. Дроздов, зам. руководителя департамента исследований и разработок по науке и инновациям ИТМиВТ им. С.А. Лебедева РАН, ген. директор ЗАО "Оптимизирующие технологии", к.т.н.
Компонентный подход к построению оптимизирующих компиляторов и его использование для построения авто-распараллеливателя, векторизатора и анализатора программ

На семинаре будет рассказано об исследованиях, проводимых в ИТМиВТ им. С.А. Лебедева РАН по определению возможности создания Универсальной Библиотеки Трансляции (УБТ). В результате 2-х лет исследований удалось создать такую библиотеку, которая может быть использована как для создания новых оптимизирующих компиляторов, так и для улучшения уже существующих, путем добавления в них новой функциональности.

Автоматический распараллеливатель, векторизатор и анализатор программ, созданные на базе УБТ, были успешно встроены в состав технологической цепочки gcc. Это позволило существенно улучшить производительность объектного кода, который производит gcc, для многоядерных архитектур и для архитектур, которые содержат SIMD инструкции.

Заседание семинара - 19 января в 16:30.
Проблема "стены памяти": влияние на реальную производительность суперкомпьютеров и варианты решения
Фролов А.С., начальник сектора, НИЦЭВТ
Мошкин Д.В., начальник сектора, НИЦЭВТ
Кудрявцев М.В., начальник сектора, к.ф.-м.н., НИЦЭВТ
Семенов А.С., начальник сектора, НИЦЭВТ
Корж А.А., начальник сектора, НИЦЭВТ
Эйсымонт Л.К., начальник отдела, к.ф.-м.н., НИЦЭВТ
Российский мультитредово-потоковый транспетафлопсный суперкомпьютер "Ангара" с эффективной глобально адресуемой памятью
Архитектура базовых мультитредово-потоковых микропроцессоров J7 и J10 и поддерживаемые модели вычислений. Организация глобально-адресуемой памяти. Особенности коммуникационных сетей типа N-тор и Клоса с адаптивной бездедлоковой передачей пакетов. Технология разработки потактовой параллельной имитационной модели суперкомпьютера "Ангара" с возможностью моделирования до 32 тысяч вычислительных узлов. Оценочные тесты и результаты оценочного тестирования на имитационной модели. Проблемные вопросы организации прикладных программ и разработки адаптивного компилятора.

Материалы семинара (zip/pdf, 2.4 Мб)

Заседание семинара - 22 декабря в 16:30.
Проблема "стены памяти": влияние на реальную производительность суперкомпьютеров и варианты решения
Фролов А.С., начальник сектора, НИЦЭВТ
Мошкин Д.В., начальник сектора, НИЦЭВТ
Кудрявцев М.В., начальник сектора, к.ф.-м.н., НИЦЭВТ
Полунин М.А., технический директор, ЗАО "ТРОНИК"
Алябьев И., инженер, ЗАО "ТРОНИК"
Семенов А.С., начальник сектора, НИЦЭВТ
Корж А.А., начальник сектора, НИЦЭВТ
Эйсымонт Л.К., начальник отдела, к.ф.-м.н., НИЦЭВТ
Оценочное тестирование современных систем и постановка задачи разработки суперкомпьютеров с перспективной архитектурой

Тест APEX-MAP оценки зависимости эффективности подсистемы памяти от пространственно-временной локализации адресов обращений и пакет оценочных тестов HPC Challenge. Оценочное тестирование систем на базе микропроцессоров AMD Barcelona, Intel Clovertown, AMD Shanghai и сетей Infiniband 4x DDR и QDR. Мотивация разработки перспективного российского суперкомпьютера "Ангара", сравнение с проектами DARPA HPCS и DARPA PCA.

Материалы семинара (zip/pdf, 9.4 Мб)

Заседание семинара - 8 декабря в 16:30.
Серия "Средства и технологии поддержки высокопроизводительных вычислений"
Антон Пегушин, Геннадий Федоров, Intel
Программный инструментарий Интел для создания эффективных параллельных программ

Доклад посвящен профессиональному описанию как базовых, так и тонких возможностей набора программных инструментов компании Интел: VTune, IPP, MKL, Intel Thread Checker, Intel Cluster Tools и других, спроектированных для создания эффективных параллельных и последовательных программ. Набор инструментов установлен на суперкомпьютере СКИФ МГУ "Чебышев", что позволит все тезисы доклада проверить на практике.

Материалы семинара (zip/pdf, 5.4 Мб)

Заседание семинара - 24 ноября в 16:30.
Серия "Средства и технологии поддержки высокопроизводительных вычислений"
В.А.Крюков, д.ф.-м.н., ИПМ им. М.В.Келдыша РАН
Автоматическое распараллеливание Фортран-
программ. Проблемы и перспективы

Данное заседание семинара является первым в серии "Средства и технологии поддержки высокопроизводительных вычислений". Доклады данного цикла будут посвящены обсуждению всего спектра вопросов создания инфраструктуры программного инструментария, необходимого для эффективного отображения программ и алгоритмов на вычислительные системы различной архитектуры, и прежде всего - на суперкомпьютеры и разного рода ускорители.

Первое заседание заседание посвящено классике данной области - языку Фортран.

Автоматическое распараллеливание последовательных Фортран-программ для их эффективного выполнения на кластерах - большинство специалистов считают это несбыточной мечтой, поскольку за последние два десятилетия многие коллективы ставили такую цель, но никто до сих пор не смог добиться заметных результатов. Тем не менее, есть веские основания считать, что данное направление в настоящее время является наиболее перспективным направлением работ, позволяющим кардинально ускорить разработку программ для высокопроизводительных вычислений.

Заседание семинара - 29 октября в 11:00.
Лепихов А.В., аспирант кафедры системного программирования ЮУрГУ (г. Челябинск)
Методы обработки запросов в системах управления базами данных для многопроцессорных систем с иерархической архитектурой
(представление кандидатской диссертации)

Доклад посвящен проблемам параллельной обработки запросов в многопроцессорных системах с иерархической архитектурой. Приводится структура многопроцессорной иерархической системы. Обсуждаются механизмы обработки запросов в параллельных системах баз данных. Описывается формальная модель многопроцессорной иерархии. Рассматривается метод частичного зеркалирования, включающий в себя стратегию размещения и репликации данных. Предлагается метод балансировки загрузки, основанный на методе частичного зеркалирования. Описывается алгоритм балансировки загрузки для некоторых реляционных операций. Обсуждается реализация данного алгоритма в прототипе параллельной СУБД "Омега" и приводятся результаты вычислительных экспериментов.

Внимание! Данное заседание пройдет в среду и в нестандартное для нашего семинара время.

Заседание семинара - 20 октября в 16:30.
Бугеря А.Б., с.н.с. ИПМ им. М.В.Келдыша РАН
Диалоговая отладка параллельных программ: распределенная схема взаимодействующих компонентов
(представление кандидатской диссертации)

Доклад посвящён проблемам диалоговой отладки и исследованию удалённо выполняющихся параллельных программ. Проводится краткий обзор существующих методов и подходов к отладке параллельных программ. Предложена общая схема организации распределенного комплекса для отладки и исследования удаленно выполняющихся параллельных программ, описаны основные компоненты комплекса, их роли и принципы взаимодействия. Рассказано о практике применения данной схемы при создании отладчика для программ на непроцедурном параллельном языке НОРМА с поддержкой внешних модулей на Фортране MPI, отладчика для программ на Фортране MPI и для создания Диалогового Интерфейса для системы исследования MPI-программ. Рассматриваются функциональные возможности созданных отладчиков и Диалогового Интерфейса.

Заседание семинара - 6 октября в 16:30.
Аксенов А.А., техн. директор "ТЕСИС"
Дядькин А.А., нач. отд. "ТЕСИС"
Харченко С.А., вед. специалист "ТЕСИС"
Жлуктов С.В., нач. группы "ТЕСИС"

FlowVision: вычислительная гидродинамика на суперкомпьютерах
(продолжение)

Девиз современной промышленности - "можно построить то, что можно рассчитать". В настоящее время проектирование любой сложной конструкции - это не только создание ее геометрической математической модели, но и испытание ее виртуального прототипа методами численного моделирования. Вычислительная гидродинамика является одним из важных инструментов моделирования работы такого прототипа. Сложность конструкции виртуальных прототипов, необходимость решения оптимизационных задач диктует инженерам использование суперкомпьютерной техники.

Программный комплекс FlowVision-HPC - это, по сути, виртуальная аэро-гидродинамическая лаборатория. Программный комплекс позволяет решать сверхбольшие индустриальные задачи на суперкомпьютерах класса СКИФ МГУ, имеющих сотни и тысячи процессоров. Уникальные качества программного комплекса - такие, как автоматическая генерация расчетной сетки, высокая
степень использования ресурсов параллельного компьютера (масштабируемость), высокоточная численная схема - позволяют использовать программный комплекс для решения задач, которые недоступны другим аналогичным программным комплексам. Например, решать задачи оптимизации течения в объектах произвольной формы. В настоящее время такие задачи решаются только в частных случаях.

Интегрирование двух систем - FlowVision-HPC и программного комплекса решения оптимизационных задач IOSO уже позволяет, используя небольшие кластеры, решать достаточно сложные задачи оптимизации течения. В настоящем докладе будет приведено решение оптимизационных задач распределения горелок печки для создания однородного температурного поля, а также задача о положении истребителя при потере в бою части несущей плоскости. Применение GRID-вычислений для системы FlowVision-HPC/IOSO позволит создать оптимизационную распределенную машину для решения широкого спектра задач отечественной промышленности.

Заседание семинара - 15 сентября в 16:30.
Аксенов А.А., техн. директор "ТЕСИС"
Дядькин А.А., нач. отд. "ТЕСИС"
Харченко С.А., вед. специалист "ТЕСИС"
Жлуктов С.В., нач. группы "ТЕСИС"
FlowVision: вычислительная гидродинамика на суперкомпьютерах

Девиз современной промышленности - "можно построить то, что можно рассчитать". В настоящее время проектирование любой сложной конструкции - это не только создание ее геометрической математической модели, но и испытание ее виртуального прототипа методами численного моделирования. Вычислительная гидродинамика является одним из важных инструментов моделирования работы такого прототипа. Сложность конструкции виртуальных прототипов, необходимость решения оптимизационных задач диктует инженерам использование суперкомпьютерной техники.

Программный комплекс FlowVision-HPC - это, по сути, виртуальная аэро-гидродинамическая лаборатория. Программный комплекс позволяет решать сверхбольшие индустриальные задачи на суперкомпьютерах класса СКИФ МГУ, имеющих сотни и тысячи процессоров. Уникальные качества программного комплекса - такие, как автоматическая генерация расчетной сетки, высокая
степень использования ресурсов параллельного компьютера (масштабируемость), высокоточная численная схема - позволяют использовать программный комплекс для решения задач, которые недоступны другим аналогичным программным комплексам. Например, решать задачи оптимизации течения в объектах произвольной формы. В настоящее время такие задачи решаются только в частных случаях.

Интегрирование двух систем - FlowVision-HPC и программного комплекса решения оптимизационных задач IOSO уже позволяет, используя небольшие кластеры, решать достаточно сложные задачи оптимизации течения. В настоящем докладе будет приведено решение оптимизационных задач распределения горелок печки для создания однородного температурного поля, а также задача о положении истребителя при потере в бою части несущей плоскости. Применение GRID-вычислений для системы FlowVision-HPC/IOSO позволит создать оптимизационную распределенную машину для решения широкого спектра задач отечественной промышленности.

Заседание семинара - 9 июня в 16:30.
В.В. Корнеев, А.В. Киселев, А.В. Баранов, Д.В. Семенов, А.В. Кузнецов
Межведомственный суперкомпьютерный центр (МСЦ) РАН
Распределенная инфраструктура для суперкомпьютерных приложений на базе ресурсов МСЦ РАН

На сегодняшний день большинство практических задач требуют для своего решения больших вычислительных мощностей. Появление надежных и высокоскоростных каналов передачи данных, объединяющих отдельные вычислительные системы (ВС), создало предпосылки появления нового типа ВС - сетевых сред распределенных вычислений (ССРВ), создаваемых на базе GRID-технологии. Разработанное в МСЦ РАН программное обеспечение (ПО) ССРВ позволяет объединять существующие ВС со своими локальными планировщиками заданий в единую ВС.

ПО ССРВ построено с использованием пакета Globus Toolkit, который предоставляет основные механизмы для построения GRID-систем. В дополнение к средствам пакета Globus Toolkit, ПО ССРВ предоставляет возможность постановки заданий в общую очередь ССРВ и запуск заданий на свободных ресурсах любых одной или нескольких ВС.
Полный текст анонса

Заседание семинара - 2 июня в 16:30.
В.А. Ильин, зам.директора НИИЯФ МГУ, д.ф.-м.н., с.н.с.
А.П. Демичев, НИИЯФ МГУ, к.ф.-м.н., с.н.с.
А.П. Крюков, НИИЯФ МГУ, к.ф.-м.н., с.н.с.
Состояние и перспективы развития грид-
инфраструктуры EGEE/WLCG
(продолжение)

В докладе рассматриваются современное состояние грид-инфраструктуры EGEE/WLCG, используемое промежуточное ПО gLite. В частности, подготовка грид-инфраструктуры к началу работы ускорителя LHC. Будет сделан краткий обзор проекта EGEE-III (2008-2010) и дальнейших перспектив грид-технологий в Европе.

Заседание семинара - 19 мая в 16:30.
В.А. Ильин, зам.директора НИИЯФ МГУ, д.ф.-м.н., с.н.с.
А.П. Демичев, НИИЯФ МГУ, к.ф.-м.н., с.н.с.
А.П. Крюков, НИИЯФ МГУ, к.ф.-м.н., с.н.с.

Состояние и перспективы развития грид-
инфраструктуры EGEE/WLCG

В докладе рассматриваются современное состояние грид-инфраструктуры EGEE/WLCG, используемое промежуточное ПО gLite. В частности, подготовка грид-инфраструктуры к началу работы ускорителя LHC. Будет сделан краткий обзор проекта EGEE-III (2008-2010) и дальнейших перспектив грид-технологий в Европе.

Заседание семинара - 28 апреля в 16:30.

Общая тема ближайшего заседания семинара:
Т-СИСТЕМА И СОВРЕМЕННЫЕ ПОКОЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

В рамках семинара пройдет два доклада.

В.А. Роганов, с.н.с. ИПС РАН
T-система: от введения до принципов реализации

T-система - система параллельного программирования на расширении языка C++, разрабатываемая много лет в ИПС с использованием принципов функционального программирования.

А.А. Московский, с.н.с. ИПС РАН
T-Sim - библиотека шаблонных классов С++ для параллельного программирования

Доклад посвящён так называемой "упрощённой" реализации подхода Т-системы к параллельному программированию - библиотеке шаблонных классов С++ T-Sim (T-Simplified). Проект является ответвлением проекта OpenTS/T++, в докладе рассматриваются сходства и отличия OpenTS и T-Sim. Одной из отличительных черт T-Sim является наличие высокоуровневых функций - шаблонов - реализующих функции параллельного отображения между двумя множествами и параллельной редукции. Также в докладе затронуты архитектурные и технические решения, принятые в текущей реализации T-Sim, обсуждаются возможные альтернативы.

Заседание семинара - 14 апреля в 16:30.
С.В. Поляков, зам. директора ИММ РАН, к.ф.-м.н., с.н.с.
Моделирование некоторых классов задач наноэлектроники с помощью многопроцессорных вычислительных систем

В докладе рассматриваются некоторые классы задач наноэлектроники, связанные с созданием электронных приборов нового поколения. Наряду с традиционными в них используются гибридные математические модели, сочетающие описания квантовой механики и механики сплошной среды. Для таких моделей предлагаются новые численные методы и алгоритмы решения, ориентированные на высокопроизводительные мультипроцессорные и мультикомпьютерные вычисления. Приводятся некоторые результаты моделирования.

Заседание семинара - 27 марта в 16:30.
А.В.Гончарский, заведующий лабораторией НИВЦ МГУ, д.ф.-м.н., профессор
С.Ю.Романов, старший научный сотрудник НИВЦ МГУ, к.ф.м.н.
Задачи вычислительной диагностики и суперкомпьютерные системы

Доклад посвящен разработке эффективных методов решения задач вычислительной диагностики с использованием электромагнитного, акустического, сейсмического, рентгеновского методов зондирования. Применяемые волновые модели приводят к необходимости решать нелинейные обратные задачи, обладающие высокой вычислительной сложностью. Использование суперкомпьютерных систем открывает принципиально новые возможности в диагностике приповерхностных слоев Земли, контроле состояния дорожного полотна, в медицине, в задачах неразрушающего контроля промышленных изделий и в других областях.

Заседание семинара 11 марта в 16:30.
М.В.Якобовский, д.ф.-м.н., заведующий сектором ИММ РАН
Суперкомпьютерные системы: визуализация результатов вычислительных экспериментов

Рассматриваются вопросы распределенного ввода-вывода, обработки и визуализации результатов вычислительных экспериментов на суперкомпьютерных системах, проведенных с использованием регулярных и неструктурированных сеток, содержащих большое число узлов (10⁸ - 10¹⁰).

Заседание семинара - 28 февраля в 11:00.
Чилов Г.Г., к.х.н., с.н.с. НИИФХБ им. А.Н.Белозерского МГУ, генеральный директор ООО "Молекулярные Технологии"
Программное обесечение Lead-Finder для поиска новых лекарств

Заседание семинара - 23 октября в 11:00.
Коротков Е.В. , Центр "Биоинженерия" РАН, вед.н.с., доктор биол.наук, профессор
Биоинформатика: методы анализа генетических текстов и математическое моделирование генетических сетей

В докладе будут представлены разработанные автором методы поиска периодичностей генетических текстов и результаты применения этих методов для анализа банков данных Genbank и Swiss-prot на высокопроизводительном вычислительном кластере. Результаты проведенных исследований показывают, что аминокислотные последовательности белковых семейств произошли путем множественных тандемных дупликаций. Обнаружено существование аминокислотного циклического профиля, специфичного к биологической функции белкового семейства. Выдвигается предположение о функционировании белков как резонансных структур. Рассматривается возможность использования n-мерного динамического программирования для создания циклических профилей для проведения аннотации генов в бактериальных геномах. Приводятся результаты математического моделирования развития цветка.

Заседание семинара - 11 октября в 14:00.
А.В. Адинец, аспирант кафедры АСВК, ВМК
X10 как современный язык параллельного программирования

В докладе рассказывается про язык параллельного программирования X10, созданный в компании IBM при поддержке DARPA в рамках проекта CASCADE. X10 - это основанный на синтаксисе Java язык параллельного программирования в модели с распределенным глобальным адресным пространством. Доклад рассказывает про идеи и эволюцию X10, а также про основные его особенности и конструкции поддержки параллельного программирования на уровне языка. В конце дается сравнение с другими ЯПП - как уже состоявшимися (UPC), так и языками проекта Cascade (Fortress и Chapel).

Заседание семинара - 4 октября в 14:00.
А.В.Фролов, ИВМ РАН
Язык параллельного программирования Fortress

Доклад посвящен современному языку паралелльного программирования Fortress, разрабатываемому компанией Sun Microsystems в рамках программы DARPA High Productivity Computing.

Заседание семинара - 28 августа в 11:00.
А.В. Адинец, аспирант кафедры АСВК, ВМК
ZPL - язык параллельного программирования при помощи массивов

В докладе будет рассказано о языке ZPL - языке массивного программирования, созданном в начале 1990-ых годов в Университете Вашингтона. В докладе будет приведено описание основных особенностей языка, его синтаксиса, семантики, вместе с примерами программ и приемами, применяемыми при его оптимизации. Будет рассказано о его использовании в настоящее время, а также проведено сравнение его с языком программирования Chapel.

Заседание семинара - 14 августа в 11:00.
А.В. Адинец, аспирант кафедры АСВК, ВМК
Chapel - один из современных языков параллельного программирования

Данный доклад является первым в серии докладов, посвященных современным языкам программирования. Он начнется с небольшого обзора, посвященного всей серии докладов, в котором, в частности, будет рассказано, в чем мотивация создания этих языков, каковы их основные особенности и чем они отличаются от прочих языков программирования. Далее начнется рассказ собственно про язык Chapel, разработанный в компании Cray, а именно про причины его создания, основные особенности, а также ассортимент параллельных конструкций в языке, среди которых операции над массивами и операции для многопоточного программирования.

Заседание семинара - 15 мая в 11:00.
Юрий Рассохин, мех.-мат. ф-т МГУ
Новый подход к оптимизациям кода по размеру
(представление кандидатской диссертации)

В докладе описывается подход к оптимизациям кода по размеру: "парадигма семантического описания" (ПСО), основанный на допущении более радикальных трансформаций кода оптимизатором, по сравнению с традиционными алгоритмами оптимизации. В частности, допускается возможность изменения оптимизатором интерфейсов между программными модулями.
Изложение построено следующим образом:

1. Описание сути ПСО на понятийном уровне.
2. Примеры новых алгоритмов оптимизаций, построенных на основе ПСО.
3. История происхождения идей, заложенных в ПСО.
4. Общее формальное определение ПСО.
5. Анализ ПСО: сценарии использования, в которых предлагаемый подход приемлем или неприемлем.
6. Предлагаемый способ реализации ПСО.
7. Дальнейшие направления развития.

Заседание семинара - 13 марта в 11:00.
Афанасьев В.О., Центр управления полетами
Системы 3D-визуализации индуцированной виртуальной среды
(по материалам докторской диссертации)

Доклад посвящен проблеме разработки математического и программного обеспечения систем виртуальной реальности, возможности которых позволяют использовать их как средство наблюдения за реальными объектами без применения традиционных оптико-телевизионных средств. Рассматриваются понятие индуцированной виртуальной среды (ИВС), концепция систем визуализации ИВС, наиболее важные математические задачи, возникающие при разработке программного обеспечения таких систем, и подходы и к их решению, в том числе: описание и моделирование группового поведения 3D-объектов с нестабильной структурой; высокоточная стереоскопическая визуализация; алгоритмы построения изображений в обобщенной постановке задачи обратной трассировки лучей; организация распределенных систем 3D-визуализации ИВС, и некоторые задачи программного обеспечения на прикладном уровне протокола обмена данными в таких системах.

Заседание семинара - 16 января в 11:00.
А.Н. Сальников, ВМиК МГУ
Система разработки и поддержки исполнения параллельных программ
(представление кандидатской диссертации)

Целью диссертационной работы является создание инструментальных средств, облегчающих разработку параллельных программ для сред, гетерогенных по процессорным мощностям и коммуникациям, не требующих от пользователя знания архитектуры многопроцессорной системы. Алгоритм решаемой задачи представляется в виде ориентированного ациклического графа, в вершинах которого сосредоточены вычислительные операции (действия над данными), а рёбра задают зависимость по данным. Вершины графа на каждом уровне независимы между собой и могут быть исполнены параллельно. Таким образом, определённый выше граф задаёт параллельную программу. Описание графа содержится в текстовых файлах, которые можно подать на вход набору утилит, осуществляющих преобразование граф-программы в исходный код на C++ с вызовами MPI функций. Реализовано несколько способов балансировки загрузки процессоров многопроцессорной системы с учётом накладных расходов на передачу данных для гетерогенных коммуникационных сред.

Доступны электронные версии текстов автореферата и диссертации.