МОЩНОСТИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
ПРИРАСТАЮТ ПАРАЛЛЕЛИЗМОМ

4 сентября в Малом зале Дома ученых в новосибирском Академгородке открывается шестая международная конференция "Параллельные вычислительные технологии" ("Parallel Computing Technologies" — PaCT-2001). Конференцию проводит Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН (Отдел математического обеспечения высокопроизводительных вычислительных систем) совместно с Новосибирским государственным университетом и с Новосибирским государственным техническим университетом.

В.Малышкин
Председатель Оргкомитета РаСТ-2001, д.т.н.

Конференции серии PaCT проводятся нашим Институтом каждый нечетный год, начиная с 1991, нынешняя конференция уже шестая. У конференций PaCT как бы не было периода "раскачки". Первая же конференция PaCT-91, которая прошла в Новосибирском Академгородке, вызвала большой интерес в нашей стране и за рубежом. В ней приняли участие более 100 человек, в том числе 30 иностранцев.

Интерес к такой конференции не был неожиданным, т.к. в то время в нашей стране не было регулярной международной конференции по параллельным вычислениям (и поныне PaCT остается единственной такой конференцией в России и странах СНГ), тогда как потребность в общении различных групп исследователей в области параллельных вычислений безусловно была. Кроме того, проведение конференции по параллельным вычислениям именно в Академгородке также привлекло специалистов, поскольку к этому времени уже была известна новосибирская школа параллельных вычислений, начало которой было положено в 1961 году работами сотрудников Отделения вычислительной техники Института математики СО АН СССР (под руководством Э.Евреинова). Справедливости ради надо заметить, что за рубежом широкие исследования в области параллельных вычислений начались лет на десять позже, чем здесь в Сибири, но к 1991 году они получили достаточное развитие, которое сильно стимулировалось успехами в технологии СБИС. В такой ситуации всем было интересно обмениваться результатами и идеями и вести дискуссии в живом общении.

Четыре последующих конференции — PaCT-93, PaCT-95, PaCT-97, PaCT-99 — проведены в Европейской части России: в Обнинске, Санкт-Петербурге, Ярославле и в Пушкине (под Санкт-Петербургом). Нашими партнерами в организации этих конференций были Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники в Москве, Ярославский государственный университет и два раза Санкт-Петербургский электротехнический университет.

К началу каждой конференции издаются полные тексты докладов, труды четырех последних конференций, в том числе и PaCT-2001, вышли в издательстве Springer Verlag, в серии Lecture Notes in Computer Science, тома 964, 1277, 1662 и 2127 соответственно.

Тематика конференций PaCT охватывает широкий круг проблем, связанных с двумя основными парадигмами параллелизма: крупноблочным и мелкозернистым — на которые в настоящее время опираются все методы организации параллельных вычислений.

Крупноблочный параллелизм реализуется универсальными системами, составленными из небольшого числа (десятков, реже сотен) мощных современных компьютеров, соединенных между собою сетями связи того или иного вида (современные мультикомпьютеры).

Мелкозернистый параллелизм, сегодняшним популярным образом которого являются нейронные сети и их различные модификации, реализуется вычислительными системами, составленными из огромного числа (десятки и сотни тысяч) простых процессорных элементов (от однобитного процессора до микропроцессора) с регулярными и локальными связями между процессорными элементами. Такие системы обычно специализированы.

В реализации крупноблочного параллелизма основная проблема состоит в таком разделении алгоритма исходной задачи на блоки, которое обеспечивает равномерную загрузку всех мощных процессоров системы вычислительной работой и минимизирует обмены информацией между процессорами (распараллеливание последовательного). Современным подходом (родившимся в нашем институте) к решению этой задачи является сборочное программирование. Созданная в сборочном стиле параллельная программа представляется в виде множества параллельно исполняющихся и взаимодействующих небольших процессов, которые в ходе исполнения ведут себя как вода в системе сообщающихся сосудов — "переливаются" из перегруженных процессоров в недогруженные, сохраняя сбалансированность загрузки и высокую производительность вычислительной системы.

Мелкозернистый параллелизм предполагает отыскание таких трансформаций исходной задачи на уровне ее содержания и постановки, чтобы алгоритм ее решения мог быть представлен в виде совокупности пространственно распределенных, простых, параллельно выполняемых процессов (презумпция параллельного).

Иначе говоря, крупноблочный параллелизм — это то, что можно "выжать" из системы компьютеров, мелкозернистый параллелизм — это то, что можно " выжать" из самой задачи.

Мультикомпьютеры — сегодняшний день параллелизма. Дальнейшее развитие технологии может привести к созданию мощных устройств с мелкозернистым параллелизмом, имеющих однородную структуру и способных настраиваться на решение различных конкретных задач. "Вычислительная среда", как говорили здесь в Сибири в 60-е и 70-е годы. И хотя могучая "вычислительная среда" — дело будущего, создаваемого сегодня, мелкозернистый параллелизм имеет давнюю историю: это самая "древняя" разновидность параллелизма. Развитие его теории шло одновременно с развитием теории последовательных вычислений и связано в первую очередь с именем Джона фон Неймана. Широко известна его теоретическая модель вычислителя с мелкозернистым параллелизмом - клеточный автомат. С развитием сеточных, клеточных методов решения задач в вычислительной математике связана тенденция сближения методов крупноблочного и мелкозернистого параллелизма также как и самих систем.

Доклады на конференции PaCT-2001 посвящены следующим проблемам в рамках описанных парадигм параллелизма: методам организации параллельных вычислений, параллельному программированию, архитектурам систем параллельной обработки информации, методам распараллеливания задач и размещения их по процессорам, моделям мелкозернистых вычислений, в том числе способных имитировать физические процессы, вопросам эффективности обучения параллельному программированию.

В описании тематики конференций PaCT следует отметить, что в последние годы на конференциях по различным направлениям информатики стали затрагиваться вопросы истории информатики. На наших конференциях представляются материалы по истории развития параллельных вычислений и истории информатики в целом.

Интерес к конференциям серии PaCT не ослабевает вот уже десять лет. Под влиянием идей и дискуссий, прозвучавших на конференциях, ряд исследователей сформировали общие проекты и выиграли совместные гранты, в этом ряду профессора Б.Ру (Марсель, Франция), Дж.Ли (Цукуба, Япония), Р.Хофман (Дармштадт, Германия), П.Чианкарини (Болонья, Италия), наш институт выиграл четыре таких международных гранта.

Кроме сформировавшегося ядра участников конференции из России, стран Европы и СНГ каждый раз к нам присоединяются новые участники, в том числе из более дальних стран — Японии, США, стран Юго-Восточной Азии и Южной Америки. Кроме того, расширяется круг областей исследований, в которых применяются методы параллельных вычислений, и вместе с этим расширяется круг обсуждаемых проблем. Так, на открывающейся конференции значительная группа докладов будет посвящена обсуждению методов и средств решения больших задач моделирования в физике.

Постоянную финансовую поддержку наши конференции получают от АН России, РФФИ, Министерства образования России, кроме того, в разные годы нашими спонсорами были фирмы Parsytec (Германия), IBM (США), Институт компьютерных программных технологий (Япония), Европейская комиссия (генеральная дирекция программы "Информационное общество"), ассоциация Antenne-Provence (Франция).

Нынче мы ждем ученых из 17 стран, которые сделают 53 доклада. Конференцию этого года финансами поддержали РФФИ, Министерство образования РФ и Европейская комиссия, за что мы им благодарны.