Інтелектуальний паралельний комп'ютер на процесорах Intel Xeon Phi нового покоління

Abstract

Вступ. Математичне моделювання з великими обсягами даних на сьогодні є актуальною інноваційною проблемою в різних сферах людської діяльності. Для їх ефективного комп'ютерного дослідження потрібно використовувати потужні комп'ютери та високопродуктивне програмне забезпечення. Проблематика. Моделі процесів, які досліджуються на сучасних комп'ютерах, мають наближені дані, їх математичні властивості апріорі невідомі. Проте наявне програмне забезпечення не враховує цього. Сучасні паралельні комп'ютери потребують великих вкладень на виготовлення та використання. Мета. Розробити інтелектуальний персональний комп'ютер на процесорах нового покоління Intel Xeon Phi та інтелектуальне програмне забезпечення для автоматичного дослідження та розв'язування основних класів задач обчислювальної математики з наближеними даними. Матеріали й методи. Застосовано концепцію та методи інтелектуалізації паралельних комп'ютерів сімейства Інпарком, які розробляються Інститутом кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України та Державним підприємством «Електронмаш». Результати. Експериментальний зразок — інтелектуальний паралельний комп'ютер Інпарком_xp з процесором Intel Xeon Phi 7210, який реалізує обчислення (до 3,5 Тфлопс) у форматі одного вузла. Інтелектуальне програмне забезпечення для автоматичного дослідження та розв'язування задач обчислювальної математики. Висновки. Інпарком_xp гарантує достовірність комп'ютерних розв'язків задач, звільняє користувачів від створення паралельних алгоритмів та програм. Комп'ютер орієнтовано переважно на індивідуальне використання, тим самим піднімаючи ресурс персонального комп'ютінга для науково-технічних розрахунків.

Introduction. Mathematical modeling with large volumes of data is an actual innovation problem in various spheres of human activity. For their effective computer research, it is necessary to use powerful computers and high-performance software. Problem Statement. Models of processes studied on modern computers have approximate data, their mathematical properties are a priori unknown. However, the existing software does not take this into consideration. Modern parallel computers require high costs for production and use. Purpose. To develop an intelligent personal computer based on Intel Xeon Phi processors of new generation and intelligent software for automatic research and solution of the main classes of problems of computational mathematics with approximate data. Materials and Methods. The concept and methods for intellectualization of parallel computers of the Inparcom family, which are developed at the Glushkov Institute of Cybernetics of the NAS of Ukraine in cooperation with Electronmash. Results. Intelligent Parallel Computer Inparcom_xp with an Intel Xeon Phi 7210 processor, which makes computations (up to 3.5 TFlops) in the single-node format (test model, prototype). Intelligent software for automatic research and solution of problems in computational mathematics. Conclusions. The Inparcom_xp guarantees a high reliability of computer solutions of problems, frees users from creating parallel algorithms and programs. The computer is made mainly for individual use, thereby raises the resource of personal computing for R&D calculations.

Введение. Математическое моделирование с большими объемами данных на сегодня является актуальной инновационной проблемой в различных сферах человеческой деятельности. Для их эффективного компьютерного исследования нужно использовать мощные компьютеры и высокопроизводительное программное обеспечение. Проблематика. Модели процессов, которые исследуются на современных компьютерах, имеют приближенные данные, их математические свойства априори неизвестны. Однако существующее программное обеспечение не учитывает этого. Современные параллельные компьютеры требуют больших вложений на изготовление и использование. Цель. Разработать интеллектуальный персональный компьютер на процессорах нового поколения Intel Xeon Phi и интеллектуальное программное обеспечение для автоматического исследования и решения основных классов задач вычислительной математики с приближенными данными. Материалы и методы. Применены концепция и методы интеллектуализации параллельных компьютеров семейства Инпарком, которые разрабатываются Институтом кибернетики имени В.М. Глушкова и ГП «Электронмаш». Результаты. Экспериментальный образец — интеллектуальный параллельный компьютер Инпарком_xp с процессором Intel Xeon Phi 7210, реализующий вычисления (до 3,5 Тфлопс) в формате одного узла. Интеллектуальное программное обеспечение для автоматического исследования и решения задач вычислительной математики. Выводы. Инпарком_xp гарантирует достоверность компьютерных решений задач, освобождает пользователей от создания параллельных алгоритмов и программ. Компьютер ориентирован преимущественно на индивидуальное использование, тем самым поднимая ресурс персонального компьютинга для научно-технических расчетов.