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Códigos de ingeniería para cumplir con la era Exascale

Hola y mil gracias por leerme. Soy Simón Sánchez y en el día de hoy te voy a contar sobre Códigos de ingeniería para cumplir con la era Exascale

Cuando miramos hacia futuras aplicaciones informáticas de clase exaescala, los grandes desafíos científicos suelen ser los primeros en la lista. Desde el modelado climático hasta los cimientos del universo, los problemas asociados con mayor frecuencia con el procesamiento a exaescala tienen un alcance épico. Sin embargo, la gama de problemas de ingeniería complejos y multidisciplinarios que se pueden resolver con códigos multifísicos es innumerable, aunque esta es un área donde la escalabilidad ha sido limitada.

Recientemente informamos sobre algunos avances recientes hacia el escalado de código de ingeniería cuando hablamos con un investigador cuyo equipo pudo escalar el código comercial explícito de elementos finitos, LS-DYNA, a 15,000 núcleos en Blue Waters. Este fue un logro verdaderamente notable para un código comercial, aunque, como se puede imaginar, la mayoría de las empresas que implementan LS-DYNA probablemente no aprovecharían tantos núcleos internos. Un efecto secundario del esfuerzo de escalabilidad es que se puede mostrar cómo las eficiencias en código altamente paralelizado que se han demostrado en el nivel de 15.000 núcleos significan grandes cosas a medida que más procesamiento se abre paso en los sistemas cotidianos y esas eficiencias se traducen. igualmente bueno para una empresa que da el primer salto de 100 núcleos a 1000, por ejemplo.

El problema con los códigos de ingeniería comercial, especialmente aquellos que atacan a más de un elemento de simulación como la multifísica compleja, es que muchos comenzaron sus vidas hace un par de décadas (o más) como un código secuencial que fue martillado durante mucho tiempo para trabajar de manera eficiente en paralelo. Esto es según Mariano Vázquez del Barcelona Supercomputing Center, quien es uno de los dos arquitectos de un código multifísico desarrollado en BSC llamado Alya, que acaba de alcanzar los 100.000 núcleos en Blue Waters, un logro bastante revolucionario.

los Código multifísico de Alya fue construido desde cero para funcionar de manera eficiente en paralelo, resolver muchos problemas diferentes y mantener la facilidad de programación. Vázquez explicó que la diferencia en escalabilidad y eficiencia en paralelo en máquinas grandes es una cuestión de tener código construido con ese propósito en mente. Él compara esto con los códigos de ingeniería comercial, señalando a Ansys como un buen ejemplo, donde los códigos eran secuenciales al principio, luego se agregaron mientras se adquirían otros códigos para varios problemas físicos, lo que crea la necesidad de una inversión importante en la fusión. y paralelización. Esto limita la capacidad de los códigos para escalar a recuentos masivos de núcleos, aunque señala que esto no es un obstáculo importante para ANSYS u otros proveedores de simulación de ingeniería, ya que la mayoría de las tiendas ni siquiera funcionan con 1000 núcleos, y mucho menos con 100.000.

“Nuestro objetivo no es competir con estas empresas”, explicó Vázquez, “somos un centro de supercomputación y estamos resolviendo problemas diferentes y más complejos … aquellos para los que no existen modelos físicos o que están tan involucrados que un código comercial no podía funcionar ”. Además, agrega que el valor real de lo que demostraron con su hazaña de escalado es que si puede ejecutarse eficientemente en paralelo en tantos núcleos en Blue Waters, funcionará de manera muy eficiente en un clúster típico. más pequeño, como puede encontrar en universidades o empresas comerciales.

Otro beneficio secundario, por supuesto, es que muestra que los códigos de ingeniería para problemas mecánicos tienen un lugar definido en la hoja de ruta de la aplicación a exaescala. Vázquez y otros investigadores pudieron demostrar éxito con problemas multifísicos en mecánica de fluidos incompresibles, combustión y flujo de calor, mecánica de sólidos y otros subconjuntos de problemas de simulación de ingeniería de uso común, que funcionan con mallas numeradas en miles de millones de elementos.

Estaremos atentos a nuevos desarrollos a medida que el equipo de BSC perfeccione aún más su enfoque para llevar los códigos de ingeniería a la era anterior a la exaescala y más allá. Por ahora, se centrarán en algunas áreas clave que representan obstáculos para la escalabilidad, incluida la gestión del posprocesamiento, la supervisión de la escalabilidad para una nueva clase de problemas aún mayores, utilizando aceleradores (probaron GPU y Xeon Phi ). El equipo planea informar sobre el progreso en estas áreas en un futuro próximo.

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