Gravity Pipe (сокращенно GRAPE ) - это проект, который использует аппаратное ускорение для выполнения гравитационных вычислений . Интегрированная с бытовыми компьютерами в стиле Беовульфа , система GRAPE вычисляет силу тяжести, которую данная масса , например, звезда , оказывает на другие. [1] Проект находится в Токийском университете .
Компонент аппаратного ускорения GRAPE «направляет» вычисление силы в универсальный компьютер, служащий узлом в параллельном кластере в качестве внутреннего цикла гравитационной модели.
Сокращенное название GRAPE было выбрано как преднамеренная ссылка на линейку компьютеров Apple Inc. [1]
Метод
Первичный расчет в оборудовании GRAPE - это сумма сил между конкретной звездой и каждой другой звездой в моделировании. Некоторые версии (GRAPE-1, GRAPE-3 и GRAPE-5) используют логарифмическую систему счисления (LNS) в конвейере для расчета приблизительной силы между двумя звездами и принимают антилогарифмы компонентов x, y и z перед их добавлением. к их соответствующей общей сумме. [2] GRAPE-2, GRAPE-4 и GRAPE-6 используют арифметику с плавающей запятой для более точного расчета таких сил. Преимущество логарифмино-арифметических версий состоит в том, что они позволяют использовать больше и быстрее параллельных каналов при заданной стоимости оборудования, потому что все, кроме суммы суммы алгоритма GRAPE (1,5 степени суммы квадратов входных данных, деленной на входные данные) легко выполнять с LNS. GRAPE-DR состоит из большого количества простых процессоров, работающих в режиме SIMD . [3]
Заявление
GRAPE вычисляет приближенные решения исторически неразрешимой проблемы n тел , которая представляет интерес для астрофизики и небесной механики. n относится к количеству небесных тел в данной задаче. Хотя проблема двух тел была решена законами Кеплера в 17 веке, любое вычисление при n> 2 исторически было почти невозможной задачей. Аналитическое решение существует для n = 3, хотя результирующий ряд сходится слишком медленно, чтобы иметь практическое применение. Для n> 2 решения обычно вычисляются численно путем определения взаимодействия между всеми частицами. Таким образом, вычисление масштабируется как n².
GRAPE помогает в расчетах взаимодействий между частицами, где взаимодействие масштабируется как x −2 . Эта зависимость является аппаратной, что значительно сокращает время вычислений. Эти проблемы включают эволюцию галактик (сила гравитации масштабируется как r −2 ). Подобные проблемы существуют в молекулярной химии и биологии , где рассматриваемая сила была бы электрической, а не гравитационной.
В 1999 г. Марсельская обсерватория опубликовала исследование по моделированию образования протопланет и животных с большим планетным телом. [4] В этом моделировании использовалась система GRAPE-4. [4]
Призы
Архитектура GRAPE-5 на основе LNS выиграла в 1999 году премию Гордона Белла в категории «Ценовые характеристики» при цене около 7 долларов за мегафлопс . Эта категория измеряет ценовую эффективность конкретной машины с точки зрения цены в долларах за мегафлопс. Конкретная реализация «Виноград-6» также завоевала призы в 2000 и 2001 годах (см. Внешние ссылки). Grape-DR занял первое место в июньском списке Little Green500 List [5], рейтинге производительности суперкомпьютера на единицу потребляемой мощности, опубликованном Green500.org. [6]
Смотрите также
- Премия Гордона Белла , названная в честь Гордона Белла , присуждается Ассоциацией вычислительной техники .
- Суперкомпьютер и высокопроизводительные вычисления - основные статьи по этой теме.
- gravitySimulator - это кластер, содержащий 32 ВИНОГРАДА.
Рекомендации
- ^ a b "На переднем крае: суперкомпьютер GRAPE-6" . ABCNEWS.com . Архивировано из оригинала на 2003-11-13 . Проверено 20 февраля 2007 .
- ^ Макино, Дзюнъитиро; Тайцзи, Макото (1998). Научное моделирование с помощью компьютеров специального назначения: системы GRAPE . Джон Вили и сыновья . ISBN 978-0-471-96946-4.
- ^ Макино, Дзюнъитиро (весна 2009 г.). «Специализированное оборудование для суперкомпьютеров». Обзор SciDAC (12). ВГД.
- ^ а б Athanassoula, E; Баржа, П (1999-01-01). «Динамическая эволюция планетезималей, управляемых массивной планетой: первые симуляции». Физика и химия Земли, Часть C: Солнечная, земная и планетарная науки . 24 (5): 557–559. DOI : 10.1016 / S1464-1917 (99) 00091-4 . ISSN 1464-1917 .
- ^ «Список Little Green500 за июнь 2010 г.» . Архивировано из оригинала на 2010-09-24.
- ^ «Nikkei Electronics: японский суперкомпьютер занял 1-е место в списке Little Green500» . 2010 г.
Внешние ссылки
- Сайт ВИНОГРАДА в Токийском университете
- История премии Гордона Белла
- Список 500 лучших
- Реализация ВИНОГРАДА-6
- Краткий исторический обзор ВИНОГРАДА