ellibsЭлектронные библиотекиRussian Digital Libraries Journal1562-5419Казанский (Приволжский) федеральный университет10.26907/1562-5419-2021-24-1-42-56ellibs-262Research ArticleСтатьиМетод балансировки вычислительной нагрузки для гибридных вычислительных системComputational Load Balancing Method for Hybrid Computing SystemsБарановаТ. П.BaranovaT. P.Bart1950@Yandex.RuБугеряА. Б.BugeryaA. B.Shurabug@Yandex.RuЕфимкинК. Н.EfimkinK. N.Bigcrocodile@Yandex.Ru2021280220212414256Copyright © Баранова Т.П., Бугеря А.Б., Ефимкин К.Н., 20212021Баранова Т.П., Бугеря А.Б., Ефимкин К.Н.Baranova T.P., Bugerya A.B., Efimkin K.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ellibs.elpub.ru/jour/article/view/262

Рассмотрены вопросы распределения вычислений внутри одного узла гибридной вычислительной системы для прикладных программ расчётного характера. Предложены метод статического распределения вычислений, а также метод автоматической балансировки вычислительной нагрузки в процессе выполнения программы. Метод автоматической балансировки основан на периодическом анализе величины загрузки центрального процессора выполняемой программой и принятии решения о перераспределении вычислительной нагрузки в случае необходимости. Приведённые методы реализованы в прикладной программе, решающей задачу из области газодинамики с использованием вычислительных ресурсов многоядерного центрального процессора и графических ускорителей. Получены и проанализированы результаты выполнения программы с различными распределениями данных, как с включённым механизмом автоматической балансировки вычислительной нагрузки, так и без него.

The paper considers the issues of the computations distributing within one node of a hybrid computing system for applied programs with computation-intense operations. A method is proposed for static distribution of computations, as well as a method for automatic balancing of the computational load during program execution, which is based on periodic analyzing the CPU load by the executed program and making decision to redistribute computational load if necessary. The proposed methods are implemented in an applied program that solves a gas dynamic problem using the computing resources of the multicore central processor and graphics accelerators. The results of program execution with various data distributions were obtained and analyzed, both with and without the mechanism for automatic balancing of the computational load.

параллельное программированиеавтоматизация программированиябалансировка вычислительной нагрузкигибридные архитектурыязык НОРМАавтоматическая генерация программparallel programmingprogramming automationcomputational load balancinghy-brid computing architecturesNORMA languageautomatic program generationReferencesВоеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процес-сах. М.: Наука, 1986. 296 с.Воеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процес-сах. М.: Наука, 1986. 296 с.Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. С. Петербург: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. С. Петербург: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.Информационно-аналитический центр по параллельным вычислениям. URL: http://parallel.ruИнформационно-аналитический центр по параллельным вычислениям. URL: http://parallel.ruOpenACC. URL: http://openacc.orgOpenACC. URL: http://openacc.orgDVM-система. URL: http://www.keldysh.ru/dvmDVM-система. URL: http://www.keldysh.ru/dvmСистема НОРМА. URL: http://www.keldysh.ru/pages/normaСистема НОРМА. URL: http://www.keldysh.ru/pages/normaАндрианов А.Н., Баранова Т.П., Бугеря А.Б., Гладкова Е.Н., Ефимкин К.Н. Язык НОРМА // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. ISSN 2071-2898 (Print). ISSN 2071-2901 (Online). 2019. № 132. 48 с. doi:10.20948/prepr-2019-132.Андрианов А.Н., Баранова Т.П., Бугеря А.Б., Гладкова Е.Н., Ефимкин К.Н. Язык НОРМА // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. ISSN 2071-2898 (Print). ISSN 2071-2901 (Online). 2019. № 132. 48 с. doi:10.20948/prepr-2019-132.URL: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2019-132.URL: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2019-132.Андрианов А.Н., Баранова Т.П., Бугеря А.Б., Ефимкин К.Н. Распределение вычислений в гибридных вычислительных системах при трансляции программ на языке НОРМА // Вычислительные методы и программирование. ISSN 1726-3522. М.: НИВЦ МГУ им. М.В. Ломоносова, 2019. Т. 20, № 3. С. 224–236.Андрианов А.Н., Баранова Т.П., Бугеря А.Б., Ефимкин К.Н. Распределение вычислений в гибридных вычислительных системах при трансляции программ на языке НОРМА // Вычислительные методы и программирование. ISSN 1726-3522. М.: НИВЦ МГУ им. М.В. Ломоносова, 2019. Т. 20, № 3. С. 224–236.DOI: 10.26089/NumMet.v20r321.DOI: 10.26089/NumMet.v20r321.URL: http://num-meth.srcc.msu.ru/zhurnal/tom_2019/pdf/v20r321.pdfURL: http://num-meth.srcc.msu.ru/zhurnal/tom_2019/pdf/v20r321.pdfАндрианов А.Н., Баранова Т.П., Бугеря А.Б., Ефимкин К.Н. Методы распре-деления вычислений при автоматическом распараллеливании непроцедурных спецификаций // Суперкомпьютерные дни в России: Труды международной кон-ференции. 23–24 сентября 2019 г., г. Москва. Под. ред. Вл.В. Воеводина. М.: МАКС Пресс, 2019. ISBN 978-5-317-06007-7. e-ISBN 978-5-317-06244-6. С. 59–70. DOI: 10.29003/m680.RussianSCDays.Андрианов А.Н., Баранова Т.П., Бугеря А.Б., Ефимкин К.Н. Методы распре-деления вычислений при автоматическом распараллеливании непроцедурных спецификаций // Суперкомпьютерные дни в России: Труды международной кон-ференции. 23–24 сентября 2019 г., г. Москва. Под. ред. Вл.В. Воеводина. М.: МАКС Пресс, 2019. ISBN 978-5-317-06007-7. e-ISBN 978-5-317-06244-6. С. 59–70. DOI: 10.29003/m680.RussianSCDays.URL: http://russianscdays.org/files/2019/pdf/59.pdfURL: http://russianscdays.org/files/2019/pdf/59.pdfАндрианов А.Н., Бугеря А.Б., Ефимкин К.Н., Колударов П.И. Модульная архитектура компилятора языка Норма+ // М.: Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2011. № 64. 16 с.Андрианов А.Н., Бугеря А.Б., Ефимкин К.Н., Колударов П.И. Модульная архитектура компилятора языка Норма+ // М.: Препринт ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, 2011. № 64. 16 с.URL: http://keldysh.ru/papers/2011/prep64/prep2011_64.pdfURL: http://keldysh.ru/papers/2011/prep64/prep2011_64.pdfЦентр коллективного пользования ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. URL: http://ckp.kiam.ru/?hardЦентр коллективного пользования ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. URL: http://ckp.kiam.ru/?hard

The authors declare that there are no conflicts of interest present.