О проблемно-ориентированной кафедре «Математическое обеспечение суперкомпьютеров» Факультета естественно-научного и гуманитарного образования при НИИ МВС Д. ф. м. н. , профессор А. И. Сухинов «Технологии, таланты и деньги доступны многим странам. Поэтому США стоит перед лицом беспрецедентных зарубежных экономических конкурентов. Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях» . вычислениях Дебора Винс-Смит, Президент Совета по конкурентоспособности США.
Миссия ПОК МОСК 1. Подготовка магистров, кандидатов и докторов наук - высококвалифицированных специалистов в области суперкомпьютерных технологий и специализированного математического обеспечения супер-ЭВМ, востребованных на рынке разработки и применения супервычислительных IT, на основе интеграции научного и образовательного процессов, участия преподавателей и обучаемых в выполнении совместных с НИИ МВС работ по созданию эффективных алгоритмов и математических методов, комплексов программ, системного, инструментального и прикладного программного обеспечения для супервычислительных систем. 2. Проведение на конкурентоспособном уровне фундаментальных и прикладных научных исследований и разработок в области создания алгоритмов, математических методов, специализированного программного обеспечения для перспективных многопроцессорных и супервычислительных систем совместно с НИИ МВС, профильными учреждениями РАН и высокотехнологичными предприятиями и организациями и внедрение полученных результатов. 3. Проведение воспитательной и организационной работы с магистрантами и аспирантами и помощь в адаптации и трудоустройстве для работы на рынке супервычислительных IT. 4. Обеспечение прохождения студентами ЮФУ соответствующих направлений подготовки плановой научной работы, производственной и преддипломной практики на базе НИИ МВС. 5. Целевая подготовка магистров и специалистов высшей квалификации в области супервычислительных IT по заданиям учреждений, предприятий и организаций Юга России.
Кадровый потенциал НИИ МВС – 4 доктора наук, один из которых- членкорр. РАН, более 10 кандидатов наук, имеющих многолетний опыт создания и применения супервычислительных систем ПОК МОСК – 2 доктора наук, 4 кандидата наук, имеющие опыт разработки, исследования и применения эффективных алгоритмов, математических методов и специализированного программного обеспечения для решения вычислительно-трудных и информационноемких задач на супер-вычислительных системах, а также актуальный опыт преподавания комплекса профессиональных дисциплин и научного руководства подготовкой кадров высшей квалификации
Научный потенциал § НИИ МВС § Основателем НИИ МВС академиком РАН А. В. Каляевым создана более 40 лет назад и успешно развивается под руководством член-корреспондента РАН И. А Каляева научная школа «Многопроцессорные вычислительные системы с реконфигурируемой структурой» , в рамках которой разработан ряд перспективных многопроцессорных систем, в том числе, для специальных применений; подготовлены более 15 докторов и 120 кандидатов наук, выполнены более 500 НИР и НИОКР общим объемом более 5 млрд. руб. (в ценах 2012 г. )
Научный потенциал § ПОК МОСК (Кафедра ВМ+НОЦ КИММ) § В рамках созданной д. ф. м. н. , профессором А. И. Сухиновым научно-педагогической школы «Методология математического моделирования природных, техногенных и технических систем и процессов и параллельные вычисления» в течение последних 15 лет решен ряд важных вычислительно- трудоемких задач гидрофизики и гидробиологии моря, гидроаэродинамики приземного слоя атмосферы, аэродинамики перспективных самолетов, прогноза и ретроспективного анализа экологических катастроф и т. д. и разработано специализированное программное обеспечение для многопроцессорных систем различной архитектуры (с общей памятью, с распределенной памятью, гибридных и т. д. ) Asov 3 D, Waves и др. , подготовлены 2 доктора и 25 кандидатов наук, выполнены НИР и НИОКР общим объемом более 100 млн. руб. (в ценах 2012 г. )
Учебно-методическое обеспечение § ПОК МОСК (Кафедра ВМ+НОЦ КИММ) § В рамках подготовки специалистов, бакалавров и магистров направления «Прикладная математика и информатика» в 20032011 гг. были разработаны УМК и поставлены учебные курсы : § «Параллельное программирование» § «Архитектура и программное обеспечение супер-ЭВМ» , § «Современные технологии параллельного программирования» § «Параллельные методы решения вычислительно-трудоемких задач» . В рамках аккредитации 2012 г. в ЮФУ. комиссия Минобрнадзора поставила наивысшие оценки (более высокие по сравнению с одноименным направлением подготовки в г. Ростове-на-Дону) по данному направлению подготовки
Разрабатываемые и предлагаемые к разработке учебные курсы и профессиональные практикумы 1. «Практикум по методам параллельных вычислений ч. 1 (задачи вычислительной алгебры, математической физики, методов оптимизации). 2. «Практикум по методам параллельных вычислений ч. 2 (информационно-логические задачи, обработка сигналов и изображений). 3. «Технологии параллельного программирования для процессоров новых архитектур ( с общей и распределенной памятью, гибридных, с перестраиваемой структурой)» 4. «Современные языки и инструменты параллельного программирования» 5. «Архитектура и программная модель CUDA и параллельные вычисления на GPU» . 6. «Управление параллельными процессами и интерконнектом» . 7. «Технологии облачных и грид-вычислений» .
Внешние научно-образовательные и производственные связи и взаимодействие 1. Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН 2. ВЦ РАН 3. Институт вычислительной математики РАН 3. Институт системного программирования РАН 4. Институт программных систем им. Айламазяна РАН 5. Суперкомпьютерный консорциум университетов России (по проекту Комиссии при Президенте РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России «Создание системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения» ( «Суперкомпьютерное образование» ). 6. Госкорпорации: «Рос. Атом» , «Ростехнологии» , РКК «Энергия» 6. Корпорация Intel, отделение в г. Москва 7. Компания ТЕСИС, г. Москва 6. Корпорация Hewlett-Packard, Отделение в странах Восточной Европы и России. 7. Фраунгоферские центры SCAI и ITWM, Германия 8. Университет AMU и ECM (г. Марсель, Франция).
Особенности подготовки на кафедре МОСК § § § 1. Привлечение к учебному процессу профессионалов самого высокого уровня в области разработки и применения программного обеспечения из НИИ МВС и организаций, специализирующихся в области разработки программного обеспечения. 2. Вовлечение магистрантов в реальные научные и опытноконструкторские разработки, выполняемые в НИИ МВС и других профильных организациях с оплатой. 3. Гибкий учебный график с высокой долей курсов по выбору (более 20% от общего объема учебного плана). 4. Доступность к современным аппаратно-программным средствам, включая супер-ЭВМ трех различных архитектур. 5. Содействие в трудоустройстве в профильных организациях (НИИ , КБ, фирмы), занимающиеся разработкой, внедрением и сопровождением программного обеспечения высокопроизводительных систем.
Супервычислительная система НИИ МВС ЮФУ и решаемые задачи
Технические характеристики • Вычислительные серверы на основе HP Pro. Liant BL 685 c • 4 -х процессорные SMP-узлы • Каждый процессор — 4 -ч ядерный AMD Opteron 8356 2. 3 GHz • 16 вычислительных ядер на каждом узле • 32 Гб ОЗУ на каждом узле • В составе кластера 128 вычислительных узлов • Общее число вычислительных ядер в составе кластера — 2048 ядер • Пиковая производительность 19. 8 TFlops, производительность по тесту Linpack — после установки граф-процессоров Nvidia Tesla 15. 2 Tflops • Общий объем распределенной оперативной памяти составляет 4 Тб.
Технические характеристики. Сеть передачи данных • Сеть передачи данных используется для высокоскоростных обменов во время вычислений и для доступа к распределенной файловой системе • Все остальные операции, — задачи администрирования и управления, создание заданий и т. д. выполняются по управляющей сети Gigabit Ethernet • Сеть передачи данных построена на основе высокопроизводительной сети Infiniband 4 X DDR • Пропускная способность сети передачи данных (расчетная пропускная способность) — 20 Гбит/с. • Фактическая пропускная способность (согласно тесту Pallas MPI Benchmark, для худшего случая – наиболее удаленные по топологии узлы): • Латентность — 1. 82 мкс. • Пропускная способность — 1224. 38 Мбайт/с.
Технические характеристики. Параллельная файловая система • Все данные хранятся в дисковом массиве общим объемом 16 Тб • Хранение данных организовано с дублированием информации — выход из строя носителя информации (НЖМД) не приводит к потери информации. Замена носителя может быть произведена без остановки ФС. • Распределенная файловая система HP SFS позволяет выполнять параллельный доступ к данным: • • • Высокая производительность – информация распределена между несколькими носителями, доступ к которым происходит параллельно Высокая надежность — все серверы обслуживающие файловую систему дублируются. Выход из строя одного из серверов не ведет к потере работоспособности или данных Высокая масштабируемость – при увеличении объема ФС и числа накопителей общая производительность файловой системы не снижается, различные данные могут быть прочитаны или записаны одновременно, без существенного падения производительности
Программное обеспечение § Комплекс программ численного моделирования задач гидро-газодинамики Fluid Numerical Instruments, разработанный российскими специалистами. § Программный пакет Fluent на 192 вычислительных ядра с дополнительным модулем Edem для моделирования движения сыпучих веществ. § Программный пакет MARS 3 D для моделирования задач гидродинамики, гидробиологии и гидрохимии моря. § § § Программный Fine. Marine для моделирования многофазных процессов. Программный комплекс Asov 3 D Программный комплекс Waves § В настоящее время создается новое программное обеспечение и сеточные методы на базе гибридных блочно-структурированных – оверсет топологий.
Reconstruction of 2001 Azov Sea Ecological Disaster (Huge Zone of Anoxia and Hydrogen Sulphide Formation) on the Basis of Precise Hydrophysics Models In the beginning of August, 2001 within the framework of joint expedition across the Azov Sea executed by REC and Southern Branch of Institute of Oceanology of the Russian Academy of Science, the extensive anoxia zone by the area more than 1000 sq. km. was found out Measured oxygen concentration (mk. M). The dashed line shows border of anoxia zone Measured concentration of hydrogen sulphide (mk. M). White color – area with non-anaerobic conditions Anoxia zone was located in 1‑ 4 meters bottom layer in the eastern part of the sea. This layer was characterized by increased density and detached from above layers (0. 5‑ 1 m. ) by transition layer. Concentration of hydrogen sulphide in depths of 7 -8 meters and more exceeded its concentration in the Black Sea in depths of below the 350‑meter mark
Турбулентное перемешивание в мелководных водоемах Программное обеспечение: Mars 3 D (Ifremer, France) и Asov 3 D (НОЦ КИММ) Работа выполняется: • НОЦ «Комплексных исследований и математического моделирования» ТТИ ЮФУ • L 3 M/CNRS Laboratory (Marseille, France)
Математическое моделирование аэродинамики и транспорта загрязняющих веществ в условиях городской застройки Работа выполняется: НОЦ «Комплексных исследований и математического моделирования» ТТИ ЮФУ
Расчет оптимальной конфигурации ПЛИС для решения прикладных задач на реконфигурируемых ВС НИИ МВС Работа выполняется: НИИ «Многопроцессорных вычислительных систем» ЮФУ (г. Таганрог) Программное обеспечение: Xilinx ICE
Решение задач аэродинамического анализа и проектирования Для верификации комплекса Fluid Numerical Instruments в составе комплекса были проведены следующие расчеты: § расчет обтекания крыла ONERA M 6 трансзвуковым потоком, § расчет трансзвукового течения в сверхзвуковом сопле, § расчет поля течения в расходомерном сопле, § расчет обтекания компоновки DLR-F 8, результаты, которых сравниваются с экспериментальными данными и результатами расчетов, полученными в пакетах Fluent и Wind-US.
Результаты численных экспериментов Распределение давления по поверхности модели Распределение коэффициента давления по поверхности моделии линии тока в струе работающего двигателя
Математическое моделирование атмосферных потоков над пологом леса Работа выполняется: Пермский государственный университет; L 3 M/CNRS Marseille, France, НОЦ КИММ ЮФУ
Обработка данных, полученных в процессе крупномасштабного секвенирования человека Работа выполняется: Центр «Биоинженерия» РАН, Лаборатория геномики и эпигеномики Программное обеспечение: Bioscope
• Численное моделирование других вычислительно-трудоемких задач на супервычислительной системе НИИ МВС ЮФУ • Определение наноразмерной структуры вещества на основе анализа спектров рентгеновского поглощения (НОЦ “Наноразмерная структура вещества”, ЮФУ, Ростов-на-дону) • Моделирование вибрационных режимов работы и пространственной гидродинамики узлов ЯЭУ. (Курчатовский институт, Российский научный центр)
Документы для поступления и контакты § § § Для поступления в магистратуру абитуриентом предоставляются следующие документы: заявление установленной формы; подлинник диплома о высшем образовании с приложением; анкета поступающего; 4 фотографии размером 3 х4 см; дополнительные документы (рекомендуются), подтверждающие высокую квалификацию выпускника по соответствующему направлению подготовки или специальности (сертификаты о дополнительном образовании; списки опубликованных работ; свидетельства/патенты; рекомендация научного руководителя с указанием научно-исследовательских проектов, в которых участвовал абитуриент; свидетельства/грамоты участника и/или победителя соревнований, конференций и т. д. ); копию паспорта Прием заявлений в магистратуру осуществляется с 17 июня по 02 августа, Вступительные испытания в магистратуру ЮФУ проводятся с 04 августа по 08 августа. Прием на бюджетные места осуществляется на направление магистерской подготовки на конкурсной основе по утвержденной ЮФУ программе вступительных испытаний, проводимых в форме экзамена в объеме требований, установленных государственным образовательным стандартом к уровню подготовки бакалавра по направлению, среди лиц, имеющих документ о высшем образовании Граждане Российской Федерации, имеющие диплом магистра, и граждане иностранных государств принимаются в магистратуру по результатам конкурсных испытаний, проводимых в форме экзамена в объеме требований, установленных государственным образовательным стандартом к уровню подготовки бакалавра по направлению подготовки, и на основании договора о полном возмещении затрат на обучение. На контрактной основе в магистратуру могут быть зачислены также лица, не прошедшие по конкурсу на бюджетные места.
Документы для поступления и контакты § Результаты победителей и призёров Олимпиады ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет» для студентов и выпускников вузов, проводимой в 2013 году, признаются как наивысшие результаты вступительных испытаний (100 баллов), предоставляющие преимущественные права на поступление в ЮФУ на направление магистерской подготовки и магистерскую программу, соответствующую профилю Олимпиады § В магистратуру на направление 010400 «Прикладная математика и информатика» имеются бюджетные места. Иногородним предоставляется общежитие. § Адрес приёмной комиссии: г. Таганрог, ул. Чехова 22 § Телефон: (8634) 39 -34 -22 § Телефон для справок: (8634)315638
Скачать презентацию О проблемно-ориентированной кафедре Математическое обеспечение суперкомпьютеров Факультета естественно-научного
МОСК - маг. кафедра.ppt