<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD v1.0 20120330//EN" "JATS-archivearticle1.dtd">
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    <article-meta>
      <title-group>
        <article-title>ae Łaeº Ł Ł ae ø ªŁ aeŒŁı ßı Ł aeŒ</article-title>
      </title-group>
      <pub-date>
        <year>2016</year>
      </pub-date>
      <fpage>205</fpage>
      <lpage>220</lpage>
      <abstract>
        <p>∗- Æ ª 15-01-00508 Ł 16-07-00434, ª Œ Œ Ø ae Ł ª ae ŁŁ ( .¨. ´ Æ ).</p>
      </abstract>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec-1">
      <title>-</title>
      <p>¨ ae Ł ß ŁaeºŁ º Ø ŁŒŁ Ł
º Ł — ˝ 1, ˝ aeŁÆŁ aeŒŁØ ª ae ae
Astrophysics, University of Vienna 3, ˝¨¨
Ł aeŁ 4, — ˚ ı º ªŁŁ 5, ¨ ae Ł
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      <p>aeŁ
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2, Department of
º ßØ
aeŁÆŁ aeŒŁØ
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      <p>Ł ae Ł Ł aeŒŁı ŁØ ªŁÆ Ł
º Ł Intel Xeon Phi. ˛ Łae ae - Ł Ø
ae Ł Ł aeŒŁı Æoe Œ . ˜ º
ºŁ ŁŁ Ł Łaeaeº Ł Ł Ł º</p>
      <p>º ß ºŁ Ł Ł Øae Ł
ª º Œ ŁŒŁ. ˜º Œ AstroPhi Æßº ae Łª
ª aeŒ Ł º Intel Xeon Phi,
75</p>
      <p>ŁŁ 224 aeŒ Ł º Ø Intel Xeon Phi. ˝ ae
Æßº ae Łª 47 ŁŒ Ø aeŒ º Ø
Ł º Intel Xeon Phi Ł Łae º ŁŁ 53760 Ł Ø.</p>
      <p>AstroPhi º Łaeº
ßı ae ´ , ae
ß ŁaeºŁ º Ø
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ae Ł Œ AstroPhi. ˇ
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      <p>Ø
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Ø ae Œ7168 × 1024 × 1024
Ł Ł º ae Ł aeŒ
˚ºß aeº: ´ßae Œ Ł Ł º
Ł ŁŒ , aeŒ Ł ºŁ Intel Xeon Phi.
1. ´
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      <p>º
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[3], ıŁ</p>
      <p>Ł
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      <p>Ł
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      <p>ae
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ª º Œ ŁŒŁ M51 [5] Ł ºŁ</p>
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Ł Ł aeŒŁı aeae . ˚
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      <p>Ł ae
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Æ aeŒ Ø aeŁŁ 2015 ª
Ł º Ł Intel Xeon Phi. ˛ Ł
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aeŒŁı
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Łª Œº º ae Ø ae</p>
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ØłŁı , ł ßı ß ŁaeºŁ
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aeaeß ª º Œ ŁŒ ı [4]. ˇ Ł Œ ae Ł</p>
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aeae Æ Ł . ŒŁ Æ , Ł
Æı Ł ae Æ º ł ª Łaeº</p>
      <p>ae Ł Ł aeŒŁı Æoe Œ ae ae
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      <p>Ł ŁŒ .</p>
      <p>º Ł ßı
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      <p>ŁŁ
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      <p>ı
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      <p>Ł
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      <p>ł
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      <p>º ßı Łaeaeº
— MK 6648.2015.9. — Æ
3.961.2014/˚ Ł Łae ae ˛Æ
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      <p>Ł º
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      <p>ae ª Æ
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      <p>Ł
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      <p>Ł
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      <p>º Ø,
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      <p>Æ
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2. ˚
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      <p>ae
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      <p>ŁŒŁ ª º Œ ŁŒ.</p>
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ªŁ</p>
      <p>Œ ß ae aeŒ Ł º Ł Intel Xeon Phi. ¸ ªŁ aeŒ ıŁ Œ ß
Œ ae º ae Ł ºŁ ØŒŁ aeŒ Ł º Ø, Ł Øae</p>
      <p>( aeº Łae º Ł native Ł ) ŁºŁ CPU ( aeº
Ł o oad Ł ). ´ Œ ı ª aeŒ Ł º ß Łaeº Ł ÆŁ
( aeŒ º Œ ae ) Ł Ø. ˛ ª Ł Ł ß Łaeº ŁØ ŁªŁ º
º ŁaeŒº Ł Ł Øae Ł Ł Ł Œ ı ª aeŒ
Łßı ı , ºŁÆ ae Ł ŒŁ ß Łaeº Ł Œ Ł Ł . Œ
ŁŒ aeº ß Łaeº Ł ł ª Ł Ł aeº Ł ˚</p>
      <p>AstroPhi
∂ρi + ∇ · (ρi⃗u) = −sij + S ρρi − D ρρi ,
∂t
∂ρ⃗u
∂t + ∇ · (ρ⃗u⃗u) = −∇p − ρ∇(Φ) + ⃗vS − ⃗uD,
∂ρE
∂t + ∇ · (ρE⃗u) = −∇ · (p⃗v) − (ρ∇(Φ), ⃗u) − Λ + Γ + ε Sρ − ε Dρ ,
∂ρε
∂t + ∇ · (ρϵ⃗u) = −(γ − 1)ρϵ∇ · ⃗u − Λ + Γ + ε Sρ − ε Dρ ,
ρE = 1 ρ⃗u2 + ρε,</p>
      <p>2
p = (γ − 1)ρε,
˜º</p>
      <p>ßı
ßı Œ
Łae Ł Æ aeae ºŒ</p>
      <p>Æ aeae ºŒ
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Ł º</p>
      <p>Ø Œ
Ł º
ª
ß Æ</p>
      <p>Łae º
Ł ` º
Œ
ŁØ º
Øº
∂n
∂t + ∇ · (n⃗v) = D − S,
∂ρW
∂t
∂n⃗v
∂t + ∇ · (n⃗v⃗v) = −∇Π − n∇(Φ) + ⃗uD − ⃗vS,
+ ∇ · (ρW ⃗v) = −∇ · (Π⃗v) − (n∇(Φ), ⃗v) + ε Dρ − ε Sρ ,
∂Πξξ + ∇ · (Πξξ⃗v) = −2Π∇ · ⃗u + ε D
∂t 3ρ − ε 3Sρ ,
ρW = 1 ρ⃗v2 + Πxx + Πyy + Πzz ,</p>
      <p>2 2
Ł ˇ aeae
º
Æ Łı Œ
Łaeß
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Ł :
ª
p º Ł ª
Ł ıŁ Ł aeŒŁı
Ł º Ø Œ</p>
      <p>Ø Œ
º ß, ρE
º Ø ı Ł aeŒ Ø</p>
      <p>Ł º, ε º ae
Πξξ = (Πxx, Πyy, Πzz)
Œ ß, S aeŒ
Λ Œ Ł ıº
Æ Ł
Œ Æ ae Ł Łı</p>
      <p>Ł ª
ae Æ
Ł , Γ
Æ ae Ł</p>
      <p>Ł
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ŁØ
Œ
ae ae , ł Ł</p>
      <p>Ł ae , º Øł
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ŁØ Łaeı Ł Œ Œ Ł Œ</p>
      <p>ae ŁªŁ º
Æß
Æº</p>
      <p>ŁaeaeŁ
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ł Ł
Ł
ª
Ł
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Œ ,
ł Æº</p>
      <p>ae
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ª º
ı:
3.2. ˜ Œ
ß
ßØ
ae ß ˆ
ae</p>
      <p>Œae
Œ ºº ae
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Ł Ł
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Ł
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º Łae º
Œ ß Ł
ß ø
Łae Œ (1)</p>
      <p>ª
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ß ,
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      <p>aeº
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ae
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Ł Ł aeŒŁ
ł Ł ,
ae Ø Ł ae
ae Ø Ł ae
— º - Øº</p>
      <p>,
˚ º Ł -ˆ º ª º</p>
      <p>,</p>
      <p>ß. ß
ł ª</p>
      <p>aeŁ º ae
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Ł Ł ŁŁ
˚
ºŁ</p>
      <p>˛
ae ae Ł
º
. ´ aeº</p>
      <p>º Œ
Œ Œ
º
ae Ł ae
Łae º Ł ª</p>
      <p>CPU [6] ( Œ
Œ Ł Ø ºŁ ŁŁ
OpenMP Œ</p>
      <p>Œ ª
ß ae ae
ºŁ
ae ª Ł aeŒŁı
ª Ł aeŒ ª</p>
      <p>aeŁ Ł , Œ ª
ae ı ae º ßı. ˇ Ł ,
Œ ı ª GPU [6] Ł Œ ºŁ ae
Œ aeŁ Ł Æß
Æº
¨ae º
Ł</p>
      <p>ae
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ae
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Ł ŁŁ</p>
      <p>aeł
Ł
ae ae
OpenMP,
Ł
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Œ Ł ae ºº º Ø</p>
      <p>aeŒ º ŒŁı ßae
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ß Łaeº Ł ł ª Ł Æ</p>
      <p>Ł Æßº ae Łª 55-Œ
ª Ł aeŒŁı aeŒ Ł º
ae Łª ÆºŁ ØłŁ º . Ł
Ł Ł aeŒ Ł º ı Intel Xeon Phi.</p>
      <p>Ł Ø ae ŒŁ Œ ßı Œ Ł ı º</p>
      <p>º Łae º Ł º Œ
Ø Æº ae Ł. Œ ª Ł Ł ß Łaeº ŁØ Ł
ae . ´ Œ AstroPhi Łae º ae ª
Ø Æº ae Ł. ˇ Ø Œ Ł ł
ı º ªŁŁ MPI, Ł Œ Ø Æº ae Ł Ł
Ł ª º MIC- ıŁ Œ ( Łae. 2).</p>
      <p>ŁŒ
ß º
aeŒ
ºŁ Ł
Ł ,
ae
Ł
ł Ł
º ªŁ º
Ł º Æ aeŒ</p>
      <p>Œ
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ŁØ
ae ,</p>
      <p>Œ
Œ</p>
      <p>ŁŁaeı Ł
ae Ł
Ł aeŒ Ø
3.3.</p>
      <p>Æº ß
ª
return a[ index ] * x ;
...
// Offload / Native mode
#define NATIVE /* OFFLOAD */
// Number of MIC - threads
#define MIC_NUM_THREADS 240
...
#i f d e f OFFLOAD
#pragma offload_attribute (push , target ( mic ))
#endif
double foo ( double *a, double x, int index )
{
}
#i f d e f OFFLOAD
#pragma offload_attribute ( pop )
#endif
...
#i f d e f OFFLOAD
#pragma offload target ( mic ) in (a: length (N)) \</p>
      <p>out (c: length (N))
# pragma omp parallel for default ( none ) shared (a,x,c) \</p>
      <p>num_threads ( MIC_NUM_THREADS )
for (i =0;i&lt;N;i ++)</p>
      <p>c[i] = foo (a,x,i);
#endif
{
}
...
Łae º
3.4.</p>
      <p>ae
Æº
Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ’2016) || Parallel computational technologies (PCT’2016)
agora.guru.ru/pavt
#define COMM MPI_COMM_WORLD
#define STATUS MPI_STATUS_IGNORE
#define TR 1 // "to right " communications
#define TL 2 // "to left " communications
...
i f ( rank == 0)
{ buffer [0] = a[N -2];</p>
      <p>MPI_Send ( buffer ,1 , MPI_DOUBLE , rank +1 ,TR , COMM );
MPI_Recv ( buffer ,1 , MPI_DOUBLE , rank +1 ,TL ,COMM , STATUS );
a[N -1] = buffer [0]; }
i f ( rank == size -1)
{ MPI_Recv ( buffer ,1 , MPI_DOUBLE ,rank -1 ,TR ,COMM , STATUS );
a [0] = buffer [0];
buffer [0] = a [1];</p>
      <p>MPI_Send ( buffer ,1 , MPI_DOUBLE ,rank -1 ,TL , COMM ); }
i f ( rank !=0 &amp;&amp; rank != size -1)
{ MPI_Recv ( buffer ,1 , MPI_DOUBLE ,rank -1 ,TR ,COMM , STATUS );
a [0] = buffer [0];
buffer [0] = a[N -2];
MPI_Send ( buffer ,1 , MPI_DOUBLE , rank +1 ,TR , COMM );
MPI_Recv ( buffer ,1 , MPI_DOUBLE , rank +1 ,TL ,COMM , STATUS );
a[N -1] = buffer [0];
buffer [0] = a [1];</p>
      <p>MPI_Send ( buffer ,1 , MPI_DOUBLE ,rank -1 ,TL , COMM ); }
...</p>
      <p>ß Łaeº ŁØ Ł
Ł º ae
Ł aeŒ
Ł aeŒ
ßı º ªŁ aeŒŁı
ae Ø</p>
      <p>aeŒ Ł º
Łı Ł ae
Ł Œ ßØ
Æº ae Ł Ł º Æ
Łaeº Łaeaeº
ae Œ 512p × 256 × 256
ßØ aeŒ Ł º , ª p
ae Œ 512p × 512 × 512,
Æ Łı aeº
aeŒ Ł º ı Intel Xeon Phi 5120 D Æßº Łae º
ı Łae º
ºŁae
ß
º ªŁ aeŒŁı
ª
(2)
pU 80
ed 60
e
pS 40
20
0
0,7
0,6</p>
      <p>JSCC</p>
      <p>SPb
1
2
4
8
16
32
64</p>
      <p>MICs
—Łae. 6. ¨aeaeº</p>
      <p>Æ
Ł</p>
      <p>Ł
Ł º
ae
ae Ł
º Œ
º
Œae</p>
      <p>ª
º
, Ł
Ł,</p>
      <p>aeº Œ
˚ ¨´ Ł ˆ ˛ — ˝;
ae</p>
      <p>Ø Æº ae Ł;
ß ŁaeºŁ º
Ø aeŁae
ß
Ł ae ı
ŁŁ
ˇ ae</p>
      <p>ae
ºŁ º</p>
      <p>ø
ß
Œ
Ł
Æ ª Ł ª</p>
      <p>ª º Œ ŁŒ
-3
-2
-1
1
2</p>
      <p>3
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Numerical Hydrodynamics Simulation of Astrophysical</p>
      <p>Flows at Intel Xeon Phi supercomputers</p>
      <p>Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS,
Novosibirsk, Russian Federation 1, Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russian
Federation2, Department of Astrophysics, University of Vienna 3, Research Institute of
Physics, Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russian Federation 4, RSC Group,</p>
      <p>Moscow, Russian Federation 5, Institute of Astronomy RAS, Moscow, Russian
Federation6, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation 7
In this paper we present the AstroPhi code for numerical simulation of astrophysical
ows at Intel Xeon Phi supercomputers. The co-design of a computational astrophysics
model is described. The parallel implementation and scalability tests of the AstroPhi
code are presented. The results of simulation of interaction between intergalactic wind
and a disk galaxy are provided. For AstroPhi code a 134x speed-up with one Intel Xeon
Phi accelerator and 75% weak scaling e ciency on 224x Intel Xeon Phi accelerators
was obtained. We obtained the peak performance on a 7168 × 1024 × 1024 mesh size
using 53760 RSC PetaStream threads.
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    </sec>
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