Лаврентьев М.М.   Романенко А.А.  

Реализация решения системы уравнений мелкой воды для моделирования цунами

Докладчик: Лаврентьев М.М.

Защита прибрежных районов от волны цунами базируется на основе системы предупреждения. Система предупреждения о цунами служит для прогнозирования параметров волны и зоны затопления. Чем раньше и правильнее дан прогноз, тем лучше будет защищена прибрежная территория. Современные алгоритмы способны обрабатывать данные в режиме реального времени при использовании современных аппаратных архитектур. Авторы в настоящем документе представляют результаты сравнения расчетов на несколько аппаратных решениях.

Рассмотрены следующие составляющие системы предупреждения цунами: мониторинг зон для предвестников цунами анализ; распространения волн цунами по глубокой воде. Авторы предлагают в целях повышения эффективности системы предупреждения применение современных компьютерных систем, таких как кластеров с распределенной памятью, графических процессоров (GPU) и решений на базе IBM Cell BE.

Программное обеспечение для анализа энергетических предвестников цунами было разработано ранее. Распараллеливание в любой из поддерживаемых платформ дает хорошую масштабируемость. Решения на базе графических процессоров позволяют добиться лучшей производительности приближения профиля волны линейной комбинации единиц источники сигналов. Расчет зон затопления лучшее исполнение осуществляется с IBM Cell BE процессоров или несколько процессорных систем кластера.

Моделирование волн цунами на глубокой воде является одной из наиболее трудоемких задачи системы предупреждения. Авторы использовать метод расщепления по направлениям, который применен в пакете MOST, принятом Национальным океан и атмосферы (NOAA), США. Для решения задачи используется нелинейная система в приближении теории мелкой воды. Некоторые части алгоритм могут выполняться в параллельном режиме, однако, прямой перенос алгоритма на многопроцессорные системы дает прирост производительности лишь в два раза. После ряда оптимизаций, авторы достигнуты в 16 раз выигрыша в производительности. Была применена технология OpenMP. При использовании платформы Sony PlayStation 3 (IBM Cell BE архитектуры) было достигнуто ускорение в 60 раз. Лучший результат был достигнут на современных GPU (GForce 8800 и TESLA) - 100 раза прирост производительности.

Прямой перенос исходных кодов на любую из вышеперечисленных платформ, не дает желаемых результатов. Чтобы получить лучший результат необходимо использовать совместный опыт как специалистов в области параллельных методов и современных аппаратных архитектур, так и опыт геофизиков.

Файл презентации: Lavrentiev.pdf


К списку докладов