Параллельный предобусловливатель на основе степенного разложения обратной матрицы для решения разреженных линейных систем на графических процессорах

Рассмотрена применимость метода AIPS, аппроксимирующего обратную матрицу на основе степенного разложения в ряд Неймана, в рамках двухступенчатого предобусловливателя CPR. Предложен ориентированный на архитектуру CUDA параллельный алгоритм решения линейных систем с трехдиагональной матрицей, состоящей из независимых блоков различного размера. Показано, что реализация предложенного алгоритма может более чем в 2 раза превосходить по быстродействию функции решения трехдиагональных систем из библиотеки cuSPARSE. Проведено тестирование метода BiCGStab с предобусловливателем CPR-AIPS на современных GPU, в том числе на гибридной вычислительной системе с 4 GPU NVIDIA Tesla V100, показавшее приемлемую масштабируемость данного предобусловливателя, а также возможность ускорить решение линейных систем, характерных для задачи гидродинамического моделирования нефтегазовых месторождений, по сравнению с CPR-AMG.