Использование программы CompHEP для распределенных вычислений процессов столкновения элементарных частиц на коллайдерах высоких энергий Дипломная работа. - презентация

1 Использование программы CompHEP для распределенных вычислений процессов столкновения элементарных частиц на коллайдерах высоких энергий Дипломная работа Шамардина Л.В. Научный руководитель к.ф.-м.н. Крюков А.П. Кафедра физики элементарных частиц Физический факультет Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова

2 26 декабря 2003Шамардин Л.В.2 Необходимость вычислений Численные вычисления распределений величин для определенных процессов позволяют получить ответы на ряд вопросах о свойствах частиц, получить сечения реакций, а так же выяснить, возможно, ли принципиально экспериментальное обнаружение данных частиц в исследуемых процессах. Генерация событий широко используется в физике высоких энергий как одно из основных средств моделирования эксперимента. Исследование фонов процессов Аппаратные функции детекторов Реконструкция событий

3 26 декабря 2003Шамардин Л.В.3 Мотивация Особенностью физики адронных коллайдеров является огромное количество подпроцессов и диаграмм. Стандартная модель (Фейнмановская калибровка), процесс p, p W +, W -, jet, jet p = {u, U, d, D, c, C, s, S, b, B, G} jet = {u, U, d, D, c, C, s, S, b, B, G} QCD фон (без диаграмм с виртуальными A, Z, W +, W - ) Общее число подпроцессов 775 Полное количество диаграмм 16461

4 26 декабря 2003Шамардин Л.В.4 Мотивация (продолжение) Одна из возможных попыток решения – упрощение комбинаторики модели. Модель u#d# (Фейнмановская калибровка), процесс p, p W +, W -, jet, jet p = {u#, U#, d#, D#, b, B, G} jet = {u#, U#, d#, D#, b, B, G} QCD фон (без диаграмм с виртуальными A, Z, W +, W - ) Общее число подпроцессов 69 Полное количество диаграмм 845 Но это по прежнему очень много

5 26 декабря 2003Шамардин Л.В.5 Генератор диаграмм Символьные вычисления Генератор C-кода Компилятор Выбор подпроцесса Монте Карло интегрирование следующий подпроцесс Схема вычислений в CompHEP Для всех подпроцессов создается один выполняемый файл Отсутствуют средства настройки параметров интегрирования для различных подпроцессов

6 26 декабря 2003Шамардин Л.В.6 Измененная схема вычислений Для каждого подпроцесса генерируются отдельные выполняемые файлы Генератор диаграмм Символьные вычисления Генератор C-кода Компилятор Монте Карло интегрирование подпроцесс 1 Компилятор Монте Карло интегрирование подпроцесс 2 Компилятор Монте Карло интегрирование подпроцесс N

7 26 декабря 2003Шамардин Л.В.7 Новый генератор C-кода Подготовка директории results Генерация f*.c и d*.c Генерация sqme.c, service.c Копирование необходимых файлов d*.c, f*.c, Makefile,... Очистка директории results Повторить для каждого подпроцесса

8 26 декабря 2003Шамардин Л.В.8 Новая структура директории results В отличие от оригинальной версии CompHEP, появились поддиректории, относящиеся к конкретным подпроцессам CompHEPgCompHEP workdir results Makefile f1.c … f34.c … sqme.c results sub1 Makefile f1.c … sqme.c sub2 Makefile f34.c … sqme.c … Makefile workdir

9 26 декабря 2003Шамардин Л.В.9 Настройка параметров интегрирования Полное или выборочное копирование параметров между сессиями копирование всех настроек в текущий подпроцесс из другого подпроцесса; копирование всех настроек из текущего подпроцесса во все остальные подпроцессы; копирование части настроек из текущего подпроцесса во все остальные подпроцессы; копирование части настроек в текущий подпроцесс из другого подпроцесса;

10 26 декабря 2003Шамардин Л.В.10 Запуск задач gCompHEP на компьютерных фермах Выбрана схема работы, наиболее подходящая для среды Grid Файлы с входными данными для расчетов хранятся в специально выделенном месте, не обязательно на компьютере пользователя Результаты вычислений копируются на файл-сервер пользователь Файл-сервер ферма Архивы с задачами задачи Архивы с задачами, файлы с результатами

11 26 декабря 2003Шамардин Л.В.11 Программа для генерации задач для batch-систем Генерирует файлы с заданиями и данными для запуска на компьютерной ферме. Предоставляет возможность выбора практически любого способа транспортировки исходных файлов и результатов. В простейшем случае может использоваться обычное копирование файлов Возможно использование протоколов http, scp, ftp. Пример, использовавшийся для запуска задач на ферме LXBatch в CERN: gCompHEP-mkjobs --all --queue=8nh --comphep=/afs/cern.ch/user/s/shamard/public/comphep fetch- cmd=scp pccms168:/scratch/shamard/jobs/%f. --return-cmd=scp %f pccms168:/scratch/shamard/jobs/out/%f В среде LCG рекомендуется использовать протокол GridFTP Поддержка выбора очереди для запуска в batch-системе.

12 26 декабря 2003Шамардин Л.В.12 Результаты Тестовая конфигурация: Pentium GHz, 256 Mb RAM. Процесс p, p W +, W -, jet, jet Модель u#d# (Фейнмановская калибровка) 69 подпроцессов, 845 диаграмм CompHEP (из расчета на один подпроцесс) CompHEP (всего) gCompHEP (среднее значение) gCompHEP (всего) Размер выполняемого файла 1.02 M71 M2.9 M200.1 M Время сборки153 сек.176 мин.133 сек153 мин.

13 26 декабря 2003Шамардин Л.В.13 Результаты CompHEP (из расчета на один подпроцесс gCompHEP (среднее значение) CompHEP/ gCompHEP Расчет сечения19 сек.15 сек.1.3 Память (Вирт./Оперативн.) 46.5M/1.8M7.0M/2.0M6.7/0.9 Поиск максимума52 сек.50 сек.1.1 Память (Вирт./Оперативн.) 46.5M/1.8M6.8M/1.8M6.7/1.0 Генерация 1 тысячи событий 92 сек.60 сек.1.5 Память (Вирт./Оперативн.) 46.7M/2.1M7.0M/2.0M6.7/1.1

14 26 декабря 2003Шамардин Л.В.14 Заключение Разработана версия программы CompHEP, ориентированная на использование на компьютерных фермах и в среде Grid Одновременный запуск задач позволяет сократить время вычисления процессов для адронных коллайдеров в десятки и сотни раз. Значительно сокращены требования к виртуальной и физической памяти во время расчетов. Результаты были доложены на международной конференции ACAT 2003, по результатам работы готовится публикация.