Численное решение одномерной краевой задачи фильтрации жидкости для системы "нефть-вода"и ее реализация в системе фрагментированного программирования LuNA. Numerical solution of one-dimensional boundary value problem of uid for oil-water system ...

Abstract

Кратко представлена технология фрагментированного программирования и реализующие ее язык и система фрагментированного программирования LuNA, на примере решения одномерной краевой задачи фильтрации жидкости для системы "нефть-вода". Технология ориентирована на поддержку разработки параллельных программ, реализующих большие численные модели, и их исполнения на суперкомпьютерах. Система LuNA - это язык и система программирования, предназначенные для эффективной реализации больших численных моделей на мультикомпьютерах (в первую очередь, вычислительных кластерах). Эффективность понимается в смысле расхода памяти и затрачиваемого времени на выполнение программы. Теоретическим базисом системы является теория структурного синтеза параллельных программ на вычислительных моделях. Система LuNA автоматизирует программирование коммуникаций, распределение ресурсов, управление памятью, синхронизацию доступа к общим данным, динамическую балансировку нагрузки на вычислительные узлы и т.п. Для параллельной реализации краевой задачи был применен параллельный алгоритм прогонки.С использованием этого метода также была реализована фрагментированная программа и программа в системе LuNA. Расчеты проводились для различного количества точек по оси x. Для сравнения качества реализаций прикладной численный алгоритм был реализован в нескольких вариантах: последовательная программа на языке Java, параллельная программа на языке Java с использованием коммуникационной библиотеки MPJ Express, реализующей стандарт MPI, последовательная фрагментированная программа на языке C++ и параллельная фрагментированная программа на языке LuNA с использованием одноименной системы программирования. Briey presented fragmented programming technology and implementing its language and system of fragmented programming LuNA, the example of the one-dimensional solutions of the boundary value problem of uid for oil-water systems. The technology is designed to support the development of parallel programs implementing large numerical models, and their performance on supercomputers. System LuNA - a language and programming system designed for ecient implementation of a big numerical model on multiple computers (primarily computer clusters). Eciency is understood in terms of memory consumption and time spent on the program. Theoretical basis of the system is the theory of structural synthesis of parallel programs on computational models. The system LuNA automates programming communications, resource allocation, memory management, synchronizing access to shared data, dynamic load balancing on computing nodes etc.For the parallel implementation of the boundary value problem has been applied parallel algorithm Gauss. With the use of this algorithm has been implemented as a fragmented program and the program in the system LuNA. Calculations were performed for dierent number of points along the axis x. To compare the quality of implementation of applied numerical algorithm has been implemented in several variants: sequential program in Java, and a parallel program in the Java language using the communication library MPJ Express, implementing standard MPI, sequential fragmented program in C ++ and parallel fragmented language program LuNA using eponymous programming system.