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

Хіміч, ОМ
Мова, ВІ
Ніколайчук, ОО
Попов, ОВ
Чистякова, ТВ
Тульчинський, ВГ
Nauka innov. 2018, 14(6):66-79
https://doi.org/10.15407/scin14.06.066
Рубрика: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова: Українська
Анотація: 
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.
Ключові слова: математичне моделювання, наближені дані, обчислювальна математика, паралельний комп’ютер, процесор Intel Xeon Phi
Посилання: 
1. TOP 500.
URL: http://www.TOP500.org/ (дата звернення: 24.04 2018).
2. Wilkinson J.H. Rounding Errors in Algebraic Processes. London: H.M. Stat. Off, 1963. 161 c.
3. Уилкинсон Дж.Х., Райнш K. Справочник алгоритмов на языке Алгол. Линейная алгебра. Москва: Машиностроение, 1976. 389 с. 
4. Воеводин В.В. Ошибки округлений и устойчивость в прямых методах линейной алгебры. Москва: Изд. ВЦ МГУ, 1969. 153 с.
5. Молчанов И.Н. Машинные методы решения прикладных задач. Алгебра, приближение функций. Київ: Наукова думка, 1987. 288 с.
6. Химич А.Н. Оценки возмущений для решения задачи наименьших квадратов. Кибернетика и системный анализ. 1996. № 3. С. 95–102. 
7. Химич А.Н. Оценки полной погрешности решения систем линейных алгебраических уравнений для матриц произвольного ранга. Компьютерная математика. 2002. № 2. С. 41–49. 
8. Химич А.Н., Войцеховский С.А., Брусникин В.Н. О достоверности линейных математических моделей с приближенно заданными исходными данными.  Математические машины и системы. 2004. № 3. С. 54–62. 
9. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. Москва: Мир, 1980. 279 с. 
10. Чесбро Г. Открытые инновации. Создание прибыльных технологий. Москва: Поколение,  2007. 336 c.
11. Тарнавский Г.А., Алиев А.В. Математическое моделирование: основные сегменты, их особенности и проблемы. Вычислительные методы и программирование. 2007. Т. 8. C. 297–310. 
12. Ильин В.П. О некоторых проблемах «заоблачного» математического моделирования. Вестник ЮУрГУ. Серия «Вычислительная математика и информатика.  2014. Т. 3, № 1. C. 68–79. 
13. Хіміч О.М., Молчанов І.М., Мова В.І., Ніколайчук О.О., Попов О.В., Чистякова Т.В., Яковлев М.Ф., Тульчинський В.Г., Ющенко Р.А. Інтелектуальний персональний суперкомп’ютер для розв’язування науково-технічних задач. Наука і інновації. 2016. Т. 12, № 4, С. 17–31.
14. IntelXeon Phi.
URL: https://www.intel.com/content/wwilus/en/products/processors/xeon-phi/
(дата звернення: 20.04 2018).
15. Химич А.Н., Молчанов И.Н., Мова В.И., Перевозчикова О.Л., Стрюченко В.А., Попов А.В., Чистякова Т.В., Яковлев М.Ф., Герасимова Т.А., Зубатенко В.С., Громовский А.В., Нестеренко А.Н., Полянко В.В., Рудич О.В., Ющенко Р.А., Николайчук А.А., Городецкий А.С., Слободян Я.Е., Гераймович Ю.Д. Численное программное обеспечение MIMD–компьютера Инпарком. Киев: Наукова думка, 2007. 222 с. 
16. Хіміч О.М., Попов О.В., Чистякова Т.В., Рудич О.В., Чистяков О.В. Інтелектуальна система для дослідження та розв’язуваня задач на власні значення на паралельних комп’ютерах з процесорами Intel Xeon Phi. Науково-теоретичний журнал «Штучний інтелект». 2017. № 2. C. 119–127.
17. HC27.25.710–Knights–Landing–Sodani–Intel_copy.pdf.
URL: https://www.hotchips.org/ (дата звернення: 22.04 2018).
18. Химич А.Н., Молчанов И.Н., Попов А.В., Чистякова Т.В., Яковлев М.Ф. Параллельные алгоритмы решения задач вычислительной математики. Киев: Наукова думка, 2008. 247 с. 
19. Чистяков О.В. Про особливості розв’язання алгебраїчної проблеми власних значень на паралельних комп’ютерах з процесорами Intel Xeon Phi. Матеріали Міжнародної наукової конференції «Сучасна інформатика: проблеми, досягнення та перспективи розвитку», присвяченої 60-річчю заснування Інституту кібернетики імені В.М. Глушкова НАН України, (13–15 грудня 2017 р., м. Київ), Київ, 2017. C. 166–167. 
20. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Паралельные вычисления. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2002. 608 с.
21. OpenMP. V. 4.0.
URL: http://www.openmp.org/mp-documents/OpenMP4.0.pdf/ (дата звернення: 24.04 2017).
22. Intel Math Kernel Library (MKL). Reference Manual
URL: https://software.intel.com/en-us/articles/mkl-reference-manual/ (дата звернення: 20.04 2017).
23. Городецкий А.С., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций. Киев: ФАКТ, 2007. 394 с.
24. Химич А.Н., Полянко В.В., Попов А.В., Рудич О.В. Решение задач расчета прочности конструкций на MIMD-компьютере. Искусственный интеллект. 2008.  № 3. С. 750‒760. 
25. Великоиваненко Е.А., Миленин А.С., Попов А.В., Сидорук В.А., Химич А.Н. Методы и технологии параллельных вычислений для математического моделирования напряженно-деформированного состояния конструкций с учетом вязкого разрушения. Проблемы управления и информатики. 2014. № 6. С. 42‒52.
26. Гузь А.Н., Декрет В.А. Модель коротких волокон в теории устойчивости композитов. Германия, Saarbrucken: LAP, 2015. 315 с.
27. Декрет В.А., Зеленский В.С., Быстров В.М. Численное исследование устойчивости слоистого композитного материала при одноосном сжатии наполнителя. Киев: Наукова думка, 2008. 248 с.
28. Химич А.Н., Попов А.В., Чистяков О.В. Гибридные алгоритмы решения алгебраической проблемы собственных значений с разреженными матрицами.  Кибернетика и системный анализ. 2017. Т. 53, № 6. С. 132–146.