NotBigGhostandClaude Opus 5.5
86e9c7139d
Решатель: - --wall-function spalding поверх bouzidi/grad/hrr: моментные схемы берут модельную скорость узла и u_τ²/ν в тензор давлений, Bouzidi — скольжение стенки, согласованное по напряжению (в вязком подслое тождественно ноль); - --levels: цепочка вложенных уровней с рекурсивным шагом на CPU и GPU, одиночный патч — её частный случай, прежние постановки побитово те же; - --sponge-side, β по узлам; в сводке y⁺, cl_mean, rho_probe_rms. - Исправлено: на GPU при --refine >= 3 сила лишних подшагов терялась за краем буфера, Cd занижался в r/2 раза. Кампания: группы J (65, схемы стенки с функцией) и K (25, внешний домен), 205 прогонов на 5 долей по ≈27 ч; bench/compare.py сводит J и K против эталонов; parity.py сверяет Spalding и три уровня. Образ 1.4.0. Co-Authored-By: Claude Opus 5.5 <noreply@anthropic.com>
209 lines
12 KiB
Python
209 lines
12 KiB
Python
#!/usr/bin/env python3
|
||
"""Сверка GPU-пути с эталонным CPU-путём.
|
||
|
||
Зачем. На настоящем сервере GPU-путь идёт через драйвер NVIDIA. В WSL такого драйвера
|
||
для Linux нет, и единственный доступный Vulkan — dzn (Dozen), транслирующий вызовы в
|
||
D3D12. Он честно сообщает о себе `conformanceVersion = 0.0.0.0`, то есть набор тестов
|
||
соответствия не проходил. Арифметика f32 в обоих API описана одним и тем же IEEE 754,
|
||
но точность трансцендентных функций (exp, log, sqrt — а они в энтропийном равновесии
|
||
на каждом узле) стандартами задаётся с допуском в несколько ULP, и допуски эти разные.
|
||
Плюс энтропийный стабилизатор сравнивает знаменатель с относительным порогом GREL=1e-8:
|
||
достаточно мелкого расхождения, чтобы решение «вырожден или нет» поменялось.
|
||
|
||
Поэтому пригодность dzn нельзя принимать на веру — её надо мерить. Скрипт гоняет два
|
||
коротких эталона на CPU (f64) и на GPU и сверяет числа из summary.json.
|
||
|
||
Прогоны подобраны намеренно НЕ хаотические: вихрь Тейлора–Грина затухает гладко и имеет
|
||
точное решение, обтекание цилиндра при Re=20 стационарно. В таких течениях расхождение
|
||
f32 и f64 не нарастает, поэтому любое заметное различие означает проблему драйвера, а не
|
||
разрядности. На развитой дорожке (Re >= 100) сверять бессмысленно: там разойдётся любая
|
||
пара запусков с разной арифметикой.
|
||
|
||
Порог взят с запасом от факта: на нативном Vulkan разница Cd между CPU-f64 и GPU-f32
|
||
измерена и составила 0.007%.
|
||
|
||
python3 parity.py # сверка
|
||
python3 parity.py --tol 2e-3 # свой порог
|
||
python3 parity.py --keep out/ # оставить сводки для разбора
|
||
|
||
Код возврата 1, если хоть одно поле вышло за порог или прогон развалился.
|
||
"""
|
||
|
||
import argparse
|
||
import json
|
||
import os
|
||
import shutil
|
||
import subprocess
|
||
import sys
|
||
import tempfile
|
||
|
||
HERE = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
|
||
BIN = os.environ.get("KBC2D_BIN") or os.path.join(
|
||
HERE, "..", "target", "release", "kbc2d" + (".exe" if os.name == "nt" else ""))
|
||
|
||
# Поля сводки: "fields" сверяются с порогом, "report" только печатаются.
|
||
#
|
||
# * energy_end, enstrophy_end — интегралы поля, ловят расхождение самого счёта;
|
||
# * cd — интегральная сила, накапливает ошибку по всей границе тела;
|
||
# * gamma_mean и degenerate_frac — поведение энтропийного стабилизатора, самый чуткий
|
||
# индикатор расхождений в exp/log;
|
||
# * rho_mean — сохранение массы, обязано совпадать почти побитово.
|
||
#
|
||
# Пороги откалиброваны по замеру на НАТИВНОМ драйвере Vulkan (Intel Iris Xe, Windows):
|
||
# там же, где f64 и f32 сравниваются в отсутствие какой-либо трансляции, отклонения
|
||
# составили cd 1.7e-5, rho_mean 1.5e-6, gamma_mean 6.5e-4, energy_end 3.4e-3 (вихрь
|
||
# доведён до затухания). Пороги ниже взяты с запасом к этим числам, но заметно ниже
|
||
# того, что дал бы по-настоящему сломанный драйвер.
|
||
#
|
||
# Прогоны намеренно НЕ доводятся до глубокого затухания: когда энергия падает до 1e-7,
|
||
# f32 упирается в собственный шум, и сверять становится нечего — это свойство
|
||
# разрядности, а не драйвера.
|
||
CASES = [
|
||
{
|
||
"name": "Тейлор-Грин 128x128, 500 шагов",
|
||
"args": ["--case", "taylor-green", "--nx", "128", "--ny", "128",
|
||
"--refine", "1", "--steps", "500", "--case-every", "100"],
|
||
# taylor_green_error намеренно НЕ в списке сверяемых, только в отчётных: это
|
||
# разность почти равных величин, и её относительное отклонение f32 от f64
|
||
# достигает десятков процентов на любом, в том числе нативном, драйвере.
|
||
# Замерено на нативном Vulkan: 0.0116 (f64) против 0.0218 (f32). Сверять по
|
||
# ней бессмысленно, а видеть её полезно.
|
||
"fields": {"energy_end": 1.0, "enstrophy_end": 1.0, "gamma_mean": 1.0},
|
||
"report": ["taylor_green_error"],
|
||
},
|
||
{
|
||
"name": "цилиндр Re=20, стационар, 8000 шагов",
|
||
"args": ["--shape", "cylinder", "--size", "16", "--nx", "320", "--ny", "192",
|
||
"--re", "20", "--refine", "1", "--steps", "8000"],
|
||
"fields": {"cd": 1.0, "rho_mean": 0.05, "gamma_mean": 2.0,
|
||
"degenerate_frac": 5.0},
|
||
"report": ["strouhal"],
|
||
},
|
||
# Пристеночная функция переписана в WGSL отдельно от math.rs (закон Spalding, Ньютон в
|
||
# f32), поэтому сверяется отдельно. При Re=20 y⁺ < 1 и функция почти не меняет
|
||
# результат — проверяется именно совпадение двух реализаций, а не физика.
|
||
{
|
||
"name": "цилиндр Re=20, Град + Spalding, 8000 шагов",
|
||
"args": ["--shape", "cylinder", "--size", "16", "--nx", "320", "--ny", "192",
|
||
"--re", "20", "--refine", "1", "--steps", "8000",
|
||
"--wall", "grad", "--wall-function", "spalding"],
|
||
"fields": {"cd": 1.0, "rho_mean": 0.05, "yplus_mean": 1.0},
|
||
"report": ["strouhal"],
|
||
},
|
||
# Три уровня: рекурсивная связка уровней и сквозная нумерация подшагов силы на GPU.
|
||
{
|
||
"name": "цилиндр Re=20, три уровня ×2×2, 3000 шагов",
|
||
"args": ["--shape", "cylinder", "--size", "8", "--nx", "240", "--ny", "160",
|
||
"--re", "20", "--levels", "2:4,10,4; 2:1.5,4,1.5", "--wall", "bouzidi",
|
||
"--steps", "3000"],
|
||
"fields": {"cd": 1.0, "rho_mean": 0.05},
|
||
"report": ["strouhal"],
|
||
},
|
||
]
|
||
|
||
|
||
def run(backend, args, summary_path):
|
||
"""Один прогон. Возвращает разобранную сводку либо строку с ошибкой."""
|
||
cmd = [BIN] + args + ["--backend", backend, "--verbose", "quiet",
|
||
"--report-every", "0", "--summary", summary_path]
|
||
proc = subprocess.run(cmd, capture_output=True, text=True, errors="replace")
|
||
if proc.returncode != 0:
|
||
tail = (proc.stderr or proc.stdout or "").strip().splitlines()
|
||
return None, "\n".join(tail[-6:]) or f"код возврата {proc.returncode}"
|
||
try:
|
||
with open(summary_path, encoding="utf-8") as f:
|
||
return json.load(f), None
|
||
except Exception as e:
|
||
return None, f"сводка не читается: {e}"
|
||
|
||
|
||
def deviation(ref, got):
|
||
"""Относительное отклонение; для околонулевых величин — абсолютное."""
|
||
if abs(ref) > 1e-12:
|
||
return abs(got - ref) / abs(ref)
|
||
return abs(got - ref)
|
||
|
||
|
||
def main():
|
||
ap = argparse.ArgumentParser(description="Сверка GPU-пути с CPU-эталоном")
|
||
ap.add_argument("--tol", type=float, default=1e-3,
|
||
help="базовый относительный порог (по умолчанию 1e-3)")
|
||
ap.add_argument("--keep", metavar="DIR", help="куда положить сводки прогонов")
|
||
args = ap.parse_args()
|
||
|
||
if not os.path.exists(BIN):
|
||
print(f"не найден бинарь решателя: {BIN}")
|
||
return 1
|
||
|
||
workdir = args.keep or tempfile.mkdtemp(prefix="kbc2d-parity-")
|
||
os.makedirs(workdir, exist_ok=True)
|
||
failures = []
|
||
speeds = []
|
||
|
||
for case in CASES:
|
||
print(f"\n=== {case['name']} ===")
|
||
summaries = {}
|
||
for backend in ("cpu", "gpu"):
|
||
path = os.path.join(workdir, f"{backend}.json")
|
||
data, err = run(backend, case["args"], path)
|
||
if err:
|
||
print(f" {backend}: ПРОГОН НЕ УДАЛСЯ\n {err}")
|
||
failures.append(f"{case['name']}: {backend} не отработал")
|
||
break
|
||
if data.get("blew_up"):
|
||
print(f" {backend}: счёт РАЗВАЛИЛСЯ")
|
||
failures.append(f"{case['name']}: {backend} развалился")
|
||
break
|
||
summaries[backend] = data
|
||
if len(summaries) != 2:
|
||
continue
|
||
|
||
cpu, gpu = summaries["cpu"], summaries["gpu"]
|
||
m_cpu, m_gpu = cpu.get("mlups", 0.0), gpu.get("mlups", 0.0)
|
||
speeds.append((case["name"], m_cpu, m_gpu))
|
||
ratio = f", ускорение x{m_gpu / m_cpu:.1f}" if m_cpu > 0 else ""
|
||
print(f" скорость: CPU {m_cpu:.1f} MLUPS, GPU {m_gpu:.1f} MLUPS{ratio}")
|
||
|
||
print(f" {'поле':<22}{'CPU (f64)':>16}{'GPU':>16}{'откл.':>12} порог")
|
||
for field in case.get("report", []):
|
||
if field in cpu and field in gpu:
|
||
ref, got = float(cpu[field]), float(gpu[field])
|
||
print(f" {field:<22}{ref:>16.6g}{got:>16.6g}{deviation(ref, got):>11.2e}"
|
||
f" (только к сведению)")
|
||
for field, mult in case["fields"].items():
|
||
if field not in cpu or field not in gpu:
|
||
print(f" {field:<22}{'нет в сводке':>16}")
|
||
continue
|
||
ref, got = float(cpu[field]), float(gpu[field])
|
||
dev = deviation(ref, got)
|
||
tol = args.tol * mult
|
||
mark = "" if dev <= tol else " <-- ВЫШЕ ПОРОГА"
|
||
print(f" {field:<22}{ref:>16.6g}{got:>16.6g}{dev:>11.2e} {tol:.1e}{mark}")
|
||
if dev > tol:
|
||
failures.append(f"{case['name']}: {field} отклонилось на {dev:.2e} "
|
||
f"при пороге {tol:.1e}")
|
||
|
||
print()
|
||
if speeds:
|
||
print("Скорость по прогонам:")
|
||
for name, m_cpu, m_gpu in speeds:
|
||
print(f" {name}: CPU {m_cpu:.1f} MLUPS, GPU {m_gpu:.1f} MLUPS")
|
||
print()
|
||
|
||
if failures:
|
||
print("СВЕРКА НЕ ПРОЙДЕНА:")
|
||
for f in failures:
|
||
print(f" * {f}")
|
||
print("\nGPU-путь на этом драйвере доверия не заслуживает — кампанию на нём "
|
||
"запускать нельзя.")
|
||
else:
|
||
print("Сверка пройдена: GPU считает то же, что CPU в двойной точности.")
|
||
|
||
if not args.keep:
|
||
shutil.rmtree(workdir, ignore_errors=True)
|
||
return 1 if failures else 0
|
||
|
||
|
||
if __name__ == "__main__":
|
||
sys.exit(main())
|