20151028_msu_9_Visual (Лекции)

PDF-файл 20151028_msu_9_Visual (Лекции) Параллельные методы решения задач (63905): Лекции - 10 семестр (2 семестр магистратуры)20151028_msu_9_Visual (Лекции) - PDF (63905) - СтудИзба2020-08-25СтудИзба

Описание файла

Файл "20151028_msu_9_Visual" внутри архива находится в папке "Лекции". PDF-файл из архива "Лекции", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "параллельные методы решения задач" из 10 семестр (2 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

ВМК МГУВизуализация сеточных данныхМ.В.Якобовскийmail: lira@imamod.ruweb: http://lira.imamod.ruКомпьютер пользователя на порядки слабее суперкомпьютераUSA, Titan, Cray XK7, NVIDEA K20x, 27 Pflopsflops2301 TfКитай, Tianhe-1AМГУ, Ломоносов, 1.7 Pflops1 Pflops281 TfМСЦ100 T10 T1TМГУ, ЛомоносовМГУ, ЧебышевМСЦРАН1,12 TfМВС-1000М1,65 Tf100 G60 Gf10 G1G0,42 Gf19952000200520102015 г г.Workstation, one core: 1/100 000…TOP 500Москва, 2015 г.2Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.Визуализация• Скалярные• Векторные• Стационарные• Зависящие от времени• Решетки• Треугольные и тетраэдральные сеткиМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.3Вычислительная средаПроектПостроениегеометрическоймодели,поверхностнойи объемнойсетки.Заданиеатрибутов.Выборматематическоймодели и солверов.Сопоставлениеатрибутамначальных играничных условий,физическихпараметров.ВыборсерверавычисленийВыборсерверавизуализацииФормирование варианта заданияРасчет варианта заданияМосква, 2015 г.ВизуализациярезультатовФайлыПараллельные вычисления.результатовВизуализация сеточныхданных© Якобовский М.В.4Этапы визуализацииСеткаЗаписьСеточная функцияЧтениеФормирование объектов виртуальной сценыОтображениеМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.5Методы••••Распределенное иерархическое хранениеДекомпозицияОгрубление с контролируемой точностьюКлиент-серверная технология• Потоковая обработка• Хранение образовМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.6Визуализация в распределенных системахMeshFlow over planeIso-surfaces78910111213141516Аппроксимация ипотоковая обработка• Отображение• Копирование всех данных• Чтение• Формирование сцены• On/Off line• Расчет• ЗаписьрезультатовTecPlotOriginVISIT ParaViewEnSight OpenDX• Чтение• ФормированиесценыКлиент-сервернаятехнологияСечение регулярной 3D сеткиплоскостью• В результате сечения регулярнойкубической решетки получаетсяфрагмент неструктурированной сеткиМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.18Аппроксимация триангулированныхповерхностей• Алгоритмы синтеза• Алгоритмы редуцированияМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.19Начальная аппроксимация кривойМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.20Аппроксимация кривойэтап 21 векторМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.21Аппроксимация кривойэтап 33 вектораМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.22Аппроксимация кривойэтап 47 векторовМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.23Аппроксимация кривойэтап 515 векторовМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.24Методы редуцированияУдаление ребраУдаление точкиУточнение топологииМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.25Аппроксимация изоповерхностейМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.26ИзоповерхностиОшибка аппроксимации 5%Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.27Расчетная сеткаМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.28Моделирование обтекания телсферической формыСтационарное обтекание скошенной сферыM = 0.8 Re = 100Нестационарное обтекание скошенной сферыM = 0.8 Re = 100000Стационарное обтекание сферы M = 0.1 Re = 25Параллельные вычисления.Москва, 2015 г.Визуализация сеточных данныхРассчитанные траектории отмеченных частиц.

Re=25Эксперимент. Re=26.8 (Ван-Дайк М., 1986)© Якобовский М.В.29Огрубление поверхностейМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.30Огрубление поверхностейОшибкаКоличествоточекКоличествотреугольниковКоэффициентсжатия0%1380027357-0,1%1120211712,90,2%44780833,90,5%17530490,0Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.31Формирование макрографаМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.32Сетка микродоменоввесчисло% отн. число1230.01%1330.01%14150.03%15330.06%162280.44%171 3732.66%185 43310.54%1911 71322.73%2014 21827.59%2111 06921.48%225 73711.13%231 5052.92%241920.37%25130.03%2620.00%2710.00%Москва, 2015 г.51 538 микродоменПараллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.33Двухуровневое разбиениеIСетка предварительно разбиваетсяна большое число микродоменов,образующих макрографIIВершины макрографараспределяются по процессорам34Обтекание сферы1000 микродоменовМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.35Потоковая обработка40 процессоров, полное чтение файлаКол-во исходныхточек100 млн.252 млн.512 млн.1000 млн.Время чтенияфайлов данных,мин:сек0:084:3832:0756:54Общее времяработы, мин:секКол-во полученныхточек0:1336:51Не хватило памятиНе хватило памяти1 6813 010-40 процессоров, чтение фрагментов файлаКол-во исходныхточек регулярнойсетки252 млн.252 млн.252 млн.512 млн.512 млн.512 млн.1000 млн.1000 млн.1000 млн.Число фрагментов, накоторые разбивалсякаждый файл18648276464 - 56:54278Общее времяработы, мин:секКол-во полученныхточек изоповерхности24:514:200:1441:400:250:2683:250:452:342 9975 89111 1987 99610 99714 02619 53416 17113 21836Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.37Многоуровневое огрубление больших сетокТраектории невесомых частицМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.39Моделирование течения вокруглетательного аппаратаМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.40Изоповерхности поля плотностиRemoteViewerМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.Tecplot41Тетраэдральные сетки 108 узловМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.42Измельчение тетраэдральнойсеткиi 4 1 1 i   = 8 T0Ti = (T0 ,0 )8 6  4Разбиениететраэдра:- 4 пирамиды- 1 октаэдрМосква, 2015 г.Разбиение октаэдра:- 8 пирамид- 6 октаэдровПараллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.43Тетраэдральная сетка• 70 300-> 34 422 954 узлов•401 819 * 83 -> 205 731 328 тетраэдров•Бинарный формат без сжатия-4.1 Гбайт• 500 микродоменов, 44 файла, со сжатием gzip(словарного сжатия Зива-Лемпела) - 1.8 Гбайт•Время расчета шага на 44 процессорах Xeon 3,06 Ghz- 23 секундыПараллельныевычисления.•Времячтения данныхВизуализация– 20 секундМосква, 2015 г.сеточных данных44© Якобовский М.В.Параметры сеткиСколько треугольников в2D в среднемопирается на одинузел?Москва, 2015 г.Сколько пирамид в 3D всреднем опирается наодин узел?Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.45Заполнение пространствапирамидами• На каждую из 2n точек в среднем опирается2n пирамид• Число пирамид ~ n2Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.46Зависимость объема хранимыхданных от числа микродоменовЧисло микродоменов150 1000 1500 2000 2500 3000Размер описания (МБ) 124 127 14515215816316838 350-> 2 356 196 узлов219 034 * 82 -> 14 018 176 тетраэдровНа 35%большечем 124Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.47Аппроксимация ипотоковая обработка• Отображение• Расчет• ЗаписьрезультатовTecPlotOriginVISIT ParaViewEnSight OpenDX• Копирование всех данных• Чтение• Формирование сцены• Чтение• ФормированиесценыКлиент-сервернаятехнологияРаспределенная визуализацияУдаленное рабочее местоКлиентскаячастьЛокальная илиглобальная сетьIMM Intel24Коммуникационная частьIMM CLx12РабочиеузлыКоммуникацииPACX-MPIДисковыймассивЛокальная илиглобальная сетьКоммуникацииPACX-MPIДисковыймассивРабочиеузлыОхлаждение процессора медным радиатором97.5мм, 78 медных пластин35мм до границы……100мм~1.4мм10мм……7ммCuТолщина0.3ммCPUМощность65ВтМосква, 2015 г.30x30ммПараллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.5050Температура над радиаторомизоповерхность 20.5 ºCМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.5151Изоповерхности температуры: Т=20.5, 21, 22.5 Ссетка 800*700*120=67,2 млн.

узловПоказано, чторадиаторырассматриваемойконструкции должныиметь не менее 25 ребердля предохраненияпроцессора отперегрева.Оптимальной являетсяконфигурация сколичеством реберболее 75-100, прикоторой процессор спотребляемоймощностью 65 Вт ни вкаком режиме ненагреваетсявыше 70 ºС.Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.5252Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.53Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.54Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.55Зависимость эффективности от числа ядерКонфигурация: 78 тонких ребер (0.3 мм) на радиатореСетка: 1000 х 3500 х 150 = 525 млн.Параллельная реализация: MPI + нити (8 нитей на узле)Москва, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.56Схема обменов соответствует методу декомпозиции по данным:на каждом шаге обмен с ближайшими и коллективная операция- взаимодействие соседних в трёхмернойрешетке процессов для согласованиявеличин на внутренних границахМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.5757Схема обменов соответствует типичным итерационнымметодам на компактных шаблонах:на каждом шаге обмен с ближайшими и коллективная операция- коллективная операция редуцирования дляопределения величины шага по времениМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.5858Эффективность расчета 99%996 узлов 966 по 8 ядер – всего 7728 ядер,организованных в трёхмерную решетку размером 24 х 161 х 2Сетка, узловЯдерВремя, секУскорениеЭффективность525 000 000525 000 0001772811.67670.0016117274.7100.00 %94.13 %1 050 000 00011 050 000 000Москва, 2015 г.772824.2850.00316117683.72Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.100.00 %99.43 %5959Результаты тестирования производительности- асинхронные обмены,- коллективные операции редуцирования- привязка MPI-процессов к ядрам процессоровобеспечивают отсутствие деградацииэффективности (99%) на доступном числеядер при- компактном шаблоне- сетке 1 миллиард узлов- 7728 ядрахБез привязки процессов кядрам эффективностьрасчетов на числепроцессов, большем чемчисло узлов, падает довеличины порядка 70%.SpeedupEfficiency7 000120%6 000100%5 00080%4 00060%3 00040%Без привязки процессов к ядрам20%2 000Без привязки процессов кядрам1 0000%1Москва, 2015 г.101001 00010 000Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.-2 0004 000606 00060Записи двух сеточных 2d функцийМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.61Групповое сжатие вещественныхчиселОбнуление младших бит мантиссысжимаемый массив вещественных чиселперегруппированные массивы байтПерегруппировка байтСжатие байт стандартной библиотекойzlibМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных данных© Якобовский М.В.62Хранение сеточных данныхОтсечение младших бит мантиссы..f=x2+y2+z23.54  бинарный без компрессии без огрублениякомпрессия без огрубления1.000.90ошибка (%)0.800.703.1415923.141593.14153.1413.14доля от полного размера файла0.600.500.400.3010^9 узлов:1000 блоков по 10^6 узлов0.200.1023 106 427 байт0.00024610^9 узлов - 113 354 035 байт –81012141618200.1% - 0.92 битa на узел63Зависимость коэффициента сжатия от числа усеченных битСетка: 1000 х 3500 х 150 = 525 млн узлов1 6001 4001 2001 0008006004002001213282217135321142443402283391713212134711516379718023249208150949818w101_reducedw101_reducedw101_reducedw101_reducedw101_reducedw101_reducedw101_reducedw101_reduced793 457w101grid.bjn17181912.bjn13.bjn14.bjn15.bjn16.bjn17.bjn18.bjn19.bjn64Огрубление данных1.2100.81290.614160.417180.2000.511.522.566Литература1.2.Якобовский М.В.

Введение в параллельные методы решения задач: Учебное пособие / Предисл.: В.А. Садовничий. – М.: Издательство Московского университета, 2013. – 328 с., илл. – (Серия«Суперкомпьютерное образование») ISBN 978-5-211-06382-2Якобовский М.В. Библиотека ввода/вывода сеточных данных. 2007,http://lira.imamod.ru/BjnIO_3D.htmlМосква, 2015 г.Параллельные вычисления.Визуализация сеточных67данных© Якобовский М.В..

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5075
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее