Использование оптимизированного программно-аппаратного комплекса для геологического и гидродинамического моделирования место

Постановка задачи для ПАК
Ускорить, автоматизировать и унифицировать процесс создания экспертного заключения за счет создания оптимизированных под задачи АРМ.
Экспертиза качества 3D геологических моделей месторождений нефти и газа, создаваемых проектными организациями, по утвержденным ГКЗ параметрам.
Повысить оперативность построения и выдачи карт, в том числе «снятых» с 3D моделями месторождений; графический и табличный анализ исходной геолого-геофизической и геолого-промысловой информации.
Создать удобный в эксплуатации АРМ для использования геологами - разработчикам и экспертами, не являющимися пользователями средств геологического и гидродинамического моделирования.
Создать АРМы с минимальными требованиями к месту эксплуатации и высоким уровнем производительности.

Предварительная экспертиза
Во время сотрудничества НЦ РИТ с компанией Kraftway в объеме данного проекта была проведена работа по формированию требований, созданию и тестированию 4-х программно - аппаратных комплексов:
Кластерный суперкомпьютерный комплекс в нескольких фокусных конфигурациях, на котором была проведена работа по оптимизации МКТ TimeZYX для решения практических задач моделирования разработки месторождений нефти и газа на примере нескольких крупных месторождений, в том числе гигантского Арланского месторождения (проведены как тесты, так и массовые «боевые» расчеты для адаптации модели и прогноза).
Персональный вычислитель «под стол», использованный в течение нескольких месяцев при успешно пройденном тестировании в Газпроме (ВНИИГАЗ).
Рабочее место инженера в формате моноблока для мониторинга готовых моделей. Продукт был представлен на выставке «Нефтегаз-2009» в качестве передового фронта стенда.
Персональный суперкомпьютер гибридной архитектуры в котором совмещается высокая производительность большого количества х86 процессорных ядер и большое количество потоковых процессоров в ускорителях вычислений.

Самый широкий модельный ряд среди российских компаний
POS
Тонкие клиенты
ПК
ИНФОКИОСК
ИНФОКИОСК
СЕРВЕРЫ
СЕРВЕРЫ
СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ
СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ
МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ
МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ
ГРАФИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛИ
Специа-нные
ПК и Решения
Моноблочные ПК
Тонкие клиенты
ПК
ПК
Моноблочные ПК
Моноблочные ПК

Исследования и результат
В результате сотрудничества НЦ РИТ и Kraftway в 2008-2009 гг. совместно разработаны программно-аппаратные комплексы для высокопроизводительных вычислений

Результаты получены на кластере
для крупного
российского нефтяного месторождения
Версия симулятора МКТ с использованием кода с параллельным исполнением команд позволяет эффективно сокращать время счёта задачи при увеличении числа задействованных процессоров, что является его конкурентным преимуществом.
Алгоритм «разбиения расчетных областей» симулятора МКТ позволяет хорошо балансировать нагрузку и делает симулятор масштабируемым (позволяет эффективно использовать большие вычислительные ресурсы).
Ускорение и эффективность
гидродинамического симулятора МКТ TimeZYX

Опыт параллельного моделирования на примере модели Талинской площади
1
120 км
Модель Талинского площади Красноленинского месторождения:
79 млн. ячеек, 120x32 км., история разработки более 25 лет, 5215 скважин.
Время расчёта на обычном компьютере — около месяца

Результаты тестирования
Цели тестирования
Поиск оптимальной конфигурации для проведения гидродинамических расчетов.
Анализ эффективности параллельных алгоритмов и масштабируемости программы.
Оптимизация кода симулятора под конкретную вычислительную систему
Подтверждение корректности решения путем получения реальных результатов на реальных моделях.
Получение уникальной компетенции.

Цифры и предпосылки
Вычислительный кластер на типичной архитектуре.
16 узлов, Rpeak=1.5TFlops
Потребление электроэнергии ~8KW
Расходы на охлаждение ~ 8KW
ИБП, время обеспечения электропитания 10-20 мин
Стоимость больше 3’700’000 руб. (без ПО)
Отдельное помещение
Kraftway Sience KT01
Rpeak=3.78TFlops
Потребление электроэнергии ~1,2KW
Расходы на охлаждение ~ 1,2KW
ИБП, более 30 мин.
Стоимость ~ 0,27M руб. (без ПО)
Нет требований к помещению

Применение ускорителей вычислений
1 из 16 потоковых мультиплексоров
с 32-я вычислительными ядрами

Доступная сбалансированная модель отдельной линейки продукции для высокопроизводительных вычислений. Модель использует гибридную архитектуру, для обеспечения высокой производительности вычислений обеспечена ускорителями NVIDIA® Tesla™.
Области применения: моделирование физических процессов, анализ геодезических данных, биологические исследования, прочностные расчеты и т.д.
Пиковая производительность модели составляет 1,536TFlops (Duble).
Kraftway Science KT13
персональный вычислитель на гибридной архитектуре
1,536TF

Kraftway Science KT13. Блок схема.
Контроллер памяти
До 32 GB/s
NIC
GbE
GbE
PCI-E x4
ICH10R
DDR3
SATA / SAS
Видеокарта для визуализации результата
PCI-E x16 (16GB/s)
PCI-E x16 (16GB/s)
PCI-E x16 (16B/s)
1,54 TFlops
Rpeak
Intel®5520
Сбалансированная конфигурация
QPI
25,6 GB/s
Ускорители вычислений

Арланское месторождение
Размер геологической модели основного объекта разработки ТТНК (93% запасов) – 60 млн. ячеек, гидродинамической – 40 млн. ячеек.
Размеры месторождения: 100 * 30 км.
Открыто в 1955 г., в промышленную разработку введено в 1959 г.
На 01.01.2008 пробурено 8 582 скважин.
Общее число скважин: добывающих 6102, нагнетательных 1737.
На 01.01.2008 отобрано 424 963 тыс.т. нефти (39.4% НЗ).
Время обработки модели составило 15 часов
Время обработки на типичном кластере 7 суток

Расширенная модель отдельной линейки продукции для высокопроизводительных вычислений на гибридной архитектуре.
Области применения: моделирование физических процессов, анализ геодезических данных, биологические исследования, прочностные расчеты и т.д.
Пиковая производительность модели KT42 составляет 441/1024 GFlops (Duble).
Kraftway Science KT42
персональный вычислитель на гибридной архитектуре
48 x86 ЯДЕР
896
Потоковых ядра

GbE
GbE
Kraftway Science KT11. Блок схема.
Ускорители вычислений
Отсутствуют точки снижения производительности
1,024 TFlops
Rpeak
Non-coherent HT3
AMD-Vi
DDR3 до 32GB/s
SAS\SATA
PCI-E x16
PCI-E x16
HT 3 Link
DDR3 до 32GB/s
DDR3 до 32GB/s
DDR3 до 32GB/s
AMD-Vi
x86 ЯДЕР
441 GFLops

Персональные суперкомпьютерные
программно-аппаратные комплексы Kraftway – TimeZYX
Приглашаем на наш стенд

Представление персональных суперкомпьютерных программно-аппаратных комплексов Kraftway – TimeZYX руководству России
Кравцов А.Ю.: «…В рамках программы импортозамещения создано российское программное обеспечение TimeZYX, и совместно с Национальным центром развития инновационных технологий мы его адаптировали для работы с этими персональными суперкомпьютерами и создали программно-аппаратный комплекс, который прошел испытания во ВНИИГАЗе…»
Д.А.Медведев: «Мне кажется, производство этого аппарата необходимо ставить на промышленную основу для компаний…»