Летняя школа по параллельному программированию 2012 Название проекта: Клеточно-автоматное моделирование синхронного режима разделения фаз с помощью MPI. - презентация

1 Летняя школа по параллельному программированию 2012 Название проекта: Клеточно-автоматное моделирование синхронного режима разделения фаз с помощью MPI Исполнитель проекта: Свичкарев Анатолий, 1 курс ФИТ НГУ Руководитель проекта: Шарифулина Анастасия 13 июля 2012

2 План доклада: 1.Постановка задачи 2.Идея решения 3.Реализация 4.Визуализация 5.Тестирование 6.Заключение

3 Постановка задачи j i A={0,1} - алфавит X={(i,j): i,j=0,…,N} u0u0 u1u1 u2u2 u3u3 u4u4 u5u5 u6u6 u7u7 u8u8 u0u0 1, if u k >5 or u k =4 0, if u k

4 Идея решения Декомпозиция: Разбивка исходного массива с данными на полосы равной длины, которые посылаются отдельному процессу для вычислений. После каждой итерации процессы обмениваются граничными полосами со своими соседями. Была применена модернизированная топология «Звезда»

5 Реализация Для распараллеливания была использован программный интерфейс MPI. Концентратором является процесс с нулевым рангом, остальные (size-1) процессов занимались обработкой каждый своего розданного блока. В каждой итерации процесс вначале проводил подсчёт своих граничных полос данных, сразу асинхронно неблокированно их отправлял соседям и инициализировал так же приём данных от соседей необходимых для следующей итерации границ данных. В это время процесс проводил подсчёт своего внутреннего блока данных, независимого от соседей. Итерация заканчивалась функциями завершения неблокируемых операций. Через указанное количество итераций результат выводится в файл с расширением.bmp.

6 Реализация Основные ограничения: 1)Запуск программы возможен минимум на 2 процессах, т.к. один процесс всегда является концентратором и в вычислениях не участвует. 2)Количество строк должно быть кратно количеству процессов без концентратора, иначе не будут обрабатываться последние несколько строк.

7 Визуализация Начальное состояние КА

8 Визуализация Состояние КА через 100 итераций

9 Визуализация Состояние КА через 200 итераций

10 Визуализация Состояние КА через 300 итераций

11 Визуализация Состояние КА через 400 итераций

12 Визуализация Состояние КА через 500 итераций

13 Визуализация Состояние КА через 1000 итераций

14 Тестирование Тесты проводились по трём критериям: Среднее время на итерацию ( T(np) ) в миллисекундах (по 10 итераций запускалось) Ускорение где T1 – время работы при запуске на одном процессе( в моём случае на двух Эффективность

15 np T(np) S(np)1,001,892,803,883,173,00 Q(np)1,000,940,930,960,550,50 Тестирование При размерности матрицы 3000 х 3000 np T(np) S(np)1,002,002,973,964,714,87 Q(np)1,000,970,99 0,940,81 При размерности матрицы 6000 х 6000

16 Заключение Основных результатов работы: o Изучена модель клеточного автомата на примере разделения фаз; o Освоена работа с моделью параллельных вычислений на MPI; o Создана однопоточная версия с использованием OpenGL; o Создана параллельная версия программы с возможностью сохранения результатов в графическом виде; o Было проведено тестирование на ускорение и эффективность программ на разных количествах процессов.

17 Заключение Возможных направлений развития проекта : o Создать ввод начального состояния из картинки; o Создать возможность моделирования любых других правил моделей КА; o Создать полноценную топологию на MPI.

18 Спасибо за внимание!