Кашковский А.В. Шершнёв А.А. Ващенков П.В.
Особенности использования GPU в алгоритмах с произвольным доступом к памяти
Докладчик: Кашковский А.В.
Метод прямого статистического моделирования (ПСМ) используется для моделирования течений разреженного газа и является основным инструментом для исследований аэротермодинамики космических аппаратов (КА) на больших высотах. В этом методе течение моделируется большим количеством частиц, которые движутся и сталкиваются между собой и поверхностью КА подобно молекулам реального газа. Число частиц пропорционально плотности газа, и для высот ниже 85-90 км может потребоваться более миллиарда частиц. Очевидно, что для их перемещения и столкновения требуются значительные вычилительные ресурсы.
Мы разработали multi-GPU реализацию метода ПСМ, которая позволяет существенно ускорить вычисления. Так, использование 48 GPU Tesla M2090 позволило получить аэродинамические характеристики КА "Аполлон" за 9 часов 40 мин с использованием 1.59 миллиарда частиц.
Однако, вычисления на GPU Tesla K40 показали катастрофическое падение вычислительной производительности при увеличении объема задачи. Причиной этого оказалось уменьшение в десятки раз скорости произвольного доступа к памяти, который используется в алгоритме метода ПСМ. Как оказалось, это происходит практически на всех GPU с большим объемом памяти и, похоже, является арихитектурной особеностью GPU. Рассмотрены способы учета этой особенности GPU и алгоритмы, повышающие производительность. Показано, что разбиение всей памяти GPU на виртуальные блоки позволило на реальной задаче ускорить вычисления более чем в 2.5 раза.
К списку докладов