В работе представлена суперкомпьютерная технология, созданная для решения актуальных задач физики плазмы, таких как моделирование плазменно-пучкового взаимодействия, моделирование взаимодействия лазерного импульса с плазмой, солнечные вспышки II и III типа и др., в рамках кинетического подхода. Основными элементами технологии являются эйлерово-лагранжева декомпозиция расчетной области, реализация наиболее трудоемких расчетных процедур на ускорителях вычислений, параметризованная форма реализации метода частиц в ячейках, и методика межархитектурного переноса программ.

Эйлерово-лагранжева декомпозиция расчетной области представляет собой сочетание эйлеровой декомпозиции, когда пространство моделирования разделяется на части между процессорами, и лагранжевой декомпозиции, когда модельные частицы распределяются между процессорами вне зависимости от положения в расчетной области. Для комбинированной эйлерово-лагранжевой декомпозиции вначале происходит разделение пространства моделирования на подобласти вместе с частицами, а затем частицы каждой подобласти разделяются между процессорами. Таким образом достигнута эффективность распараллеливания (в слабом смысле) 92 % для 500 графических ускорителей Nvidia Tesla на суперкомпьютере «Ломоносов», НИВЦ МГУ.

Алгоритм, реализующий метод частиц в ячейках, и включающий в себя расчет электромагнитного поля по методу FDTD и расчет движения частиц с использованием схемы Бориса, был перенесен на графические ускорители. При  этом было достигнуто ускорение для стадии расчета движения модельных частиц в 40 раз для графического ускорителя Nvidia Kepler по сравнению с 4-ядерным процессором Intel Xeon.

Создана параметризованная реализация метода частиц в ячейках для суперЭВМ гибридной архитектуры. Тем самым достигнута возможность замены различных вычислительных процедур метода частиц, а также адаптации кода к особенностям архитектуры суперЭВМ, возможность изменения размерности задачи, а также учета ее физических особенностей.

Методика межархитектурного переноса программ обеспечивает возможность переноса алгоритма, реализованного для графических ускорителей с применением технологии CUDA на ускорители Intel Xeon Phi. Данная методика позволяет проводить расчеты по моделированию динамики плазмы  без изменения кода на суперЭВМ всех архитектур, представленных в первой десятке наиболее мощных компьютеров мира.