Система автоматизированного проектирования композиционных материалов. Часть 2. Вычислительная подсистема, распределенные вычисления с применением графоориентированного подхода
Описывается вычислительная подсистема, включая ее архитектуру, вошедшая в состав прототипа системы автоматизированного проектирования композиционных материалов (САПР КМ). Проведен обзор литературы и представлены известные программные подходы к созданию наукоемкого программного обеспечения, включая методики реализации вычислительных методов. Обоснована важность применения специальных подходов при разработке сложного наукоемкого программного обеспечения. Сделан акцент на методах разработки расширяемых и сопровождаемых вычислительных библиотек, реализующих сложные вычислительные методы (СВМ). Представлены особенности, отличающие разработку программной реализации СВМ от программной реализации вычислительного алгоритма решения конкретной узкоспециализированной задачи. Приведен перечень требований, предъявленных к вычислительной подсистеме САПР КМ при ее проектировании, а также принципы, которые легли в основу ее создания. Введено понятие «решатель» и представлены его взаимоотношения с понятиями «функциональный компонент», «вычислительная подсистема», «СВМ» и прочими понятиями системы, введенными в первой части статьи. Детально представлена процедура решения вычислительной задачи, в основе программной реализации которой лежит графовая модель соответствующего СВМ. Приведен состав разработанной вычислительной подсистемы. Представлены принципы разработки библиотек вычислительных функций с использованием графоориентированного подхода. Введено понятие «функция-селектор», а также представлено описание стратегий распараллеливания и ветвления, предполагающих использование таких функций. Представлен пример применения графоориентированного подхода при решении прикладной задачи анализа турбулентного течения вязкой несжимаемой жидкости.
Авторы: А. П. Соколов, А. Ю. Першин
Направление: Информатика, вычислительная техника и управление
Ключевые слова: Технологии разработки инженерного программного обеспечения, графоориентированный подход, разработка вычислительных библиотек, автоматизированное проектирование композиционных материалов, система инженерного анализа, разработка модулей расширения, технологии распределенных вычислений, потоко-ориентированные системы, e-science tools
Открыть полный текст статьи