nsu_atfomin_20250603.pdf

• Фомин Александр Тимофеевич – студент группы 21205, Факультет информационных технологий, Кафедра параллельных вычислений, Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Направление подготовки: 09.03.01 Информатика и вычислительная техника, Направленность (профиль): Программная инженерия и компьютерные науки.
• Медведев Юрий Геннадьевич. – руководитель ВКР, к.т.н. доц., каф. ПВ ФИТ НГУ, с.н.с. ИВМиМГ СО РАН.
• Киреев Сергей Евгеньевич – соруководитель ВКР, ст. преп., каф. ПВ ФИТ НГУ, н.с. ИВМиМГ СО РАН.
• Малышкин Виктор Эммануилович – заведующий кафедрой, д.т.н., профессор, г. н.c. ИВМиМГ СО РАН.

Отчёт посвящён разработке методики совместного использования технологий MPI и OpenMP в библиотеке CATlib для параллельного моделирования двумерных клеточных автоматов в синхронном режиме. Цель — реализация гибридного алгоритма, сочетающего крупноблочный (MPI) и мелкозернистый (OpenMP) параллелизм для повышения производительности вычислений.

Обоснована актуальность подхода: моделирование клеточных автоматов требует значительных ресурсов, а совмещённый параллелизм обеспечивает лучшее масштабирование на кластерах. Разработан алгоритм, использующий MPI для распределения доменов и обмена граничными данными и OpenMP для параллельной обработки клеток внутри процессов. Поддерживаются произвольные двумерные топологии.

Проведено тестирование на кластере ИВЦ НГУ с оценкой ускорения и эффективности по сценариям сильного и слабого масштабирования. Для модели «Игра жизнь» гибридный подход показал лучшие результаты по сравнению с чистыми MPI и OpenMP, особенно при числе ядер свыше 24. Для модели FHP-MP гибридный подход уступал чистому MPI, но показал потенциал при определенных конфигурациях.

Результаты подтверждают целесообразность гибридного подхода и дают направление для дальнейшей оптимизации. Работа представлена на 63-й Международной студенческой конференции в НГУ.

Работа была представлена на 63-й Международной научной студенческой конференции в НГУ с 16 по 22 апреля 2025 года в секции «Параллельные вычисления».