Гравитационная труба
Gravity Pipe (сокращенно GRAPE ) — проект, использующий аппаратное ускорение для выполнения гравитационных вычислений . Интегрированная с обычными компьютерами типа «Беовульфа» , система GRAPE рассчитывает силу гравитации, которую данная масса , например звезда , оказывает на другие массы. [1] Проект находится в Токийском университете .
Компонент аппаратного ускорения GRAPE «передаёт» вычисления силы на универсальный компьютер, служащий узлом в параллельном кластере, являющемся самым внутренним циклом гравитационной модели.
Его сокращенное название GRAPE было выбрано как преднамеренная отсылка к Apple Inc. линейке компьютеров [1]
Метод
[ редактировать ]Первичный расчет в аппаратном обеспечении GRAPE представляет собой суммирование сил между конкретной звездой и всеми остальными звездами в моделировании.
Несколько версий (GRAPE-1, GRAPE-3 и GRAPE-5) используют логарифмическую систему счисления (LNS) в конвейере для расчета приблизительной силы между двумя звездами и берут антилогарифмы компонентов x , y и z перед добавлением их к их соответствующая сумма. [2] GRAPE-2, GRAPE-4 и GRAPE-6 используют арифметику с плавающей запятой для более точного расчета таких сил. Преимущество логарифмо-арифметических версий заключается в том, что они позволяют использовать больше и быстрее параллельных каналов при заданной стоимости оборудования, поскольку все, кроме суммовой части алгоритма GRAPE (1,5 степени суммы квадратов входных данных, разделенных на входные данные ) легко выполнить с помощью LNS.
GRAPE-DR состоит из большого количества простых процессоров, работающих по принципу SIMD . [3]
Приложение
[ редактировать ]
GRAPE вычисляет приближенные решения исторически неразрешимой n проблемы -тел , которая представляет интерес для астрофизики и небесной механики. n относится к количеству небесных тел в данной задаче. Хотя проблема двух тел была решена с помощью законов Кеплера в 17 веке, любые вычисления, при которых n > 2, исторически были практически невозможными. Аналитическое решение существует для n = 3 , хотя полученный ряд сходится слишком медленно, чтобы его можно было использовать на практике. При n > 2 решения обычно рассчитываются численно путем определения взаимодействия между всеми частицами. Таким образом, расчет масштабируется как n 2 .
GRAPE помогает в расчетах взаимодействий между частицами, где взаимодействие масштабируется как r −2 . Эта зависимость является жесткой, 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 будет электрической, а не гравитационной.
В 1999 году Марсельская обсерватория опубликовала исследование по моделированию образования протопланет и растений-плантессималей с крупным планетарным телом. [4] В этом моделировании использовалась система GRAPE-4. [4]
Призы
[ редактировать ]Архитектура GRAPE-5 на базе LNS выиграла премию Гордона Белла в категории «цена-производительность» по цене около 7 долларов за мегафлопс . Эта категория измеряет ценовую эффективность конкретной машины в виде цены в долларах за мегафлопс. Конкретная реализация «Виноград-6» также получила награды в 2000 и 2001 годах (см. Внешние ссылки).Grape-DR занял первое место в списке Little Green500 за июнь 2010 года. [5] рейтинг производительности суперкомпьютеров на единицу потребляемой мощности, опубликованный Green500.org. [6]
См. также
[ редактировать ]- Премия Гордона Белла , названная в честь Гордона Белла , находится в ведении Ассоциации вычислительной техники .
- «Суперкомпьютер» и «Высокопроизводительные вычисления» — основные статьи по общей теме.
- GravitySimulator — это кластер, содержащий 32 GRAPE.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Авангард: суперкомпьютер GRAPE-6» . ABCNEWS.com . Архивировано из оригинала 13 ноября 2003 г. Проверено 20 февраля 2007 г.
- ^ Макино, Дзюнъитиро; Тайдзи, Макото (1998). Научное моделирование с помощью компьютеров специального назначения: системы GRAPE . Джон Уайли и сыновья . ISBN 978-0-471-96946-4 .
- ^ Макино, Дзюнъитиро (весна 2009 г.). «Специализированное оборудование для суперкомпьютеров». Обзор SciDAC (12). ИОП.
- ^ Jump up to: а б Атанасула, Э .; Баржа, П. (1 января 1999 г.). «Динамическая эволюция планетезималей, движимая массивной планетой: первые симуляции». Физика и химия Земли, Часть C: Солнечная, земная и планетарная наука . 24 (5): 557–559. Бибкод : 1999PCEC...24..557A . дои : 10.1016/S1464-1917(99)00091-4 . ISSN 1464-1917 .
- ^ «Список Little Green500 за июнь 2010 г.» . Архивировано из оригинала 24 сентября 2010 г.
- ^ «Nikkei Electronics: японский суперкомпьютер занял первое место в списке Little Green500» . 2010.