大氣環(huán)流模式的基準測試程序構建和任務圖并行化.pdf

1、由于風冷芯片最大功耗和無法有效地開發(fā)更多指令級并行這兩大瓶頸，計算機體系結構朝著多核、眾核方向發(fā)展，如何高效的利用多核、眾核平臺，加速面向科學計算應用的求解速度是當今學術界的研究熱點。
　　針對多核、眾核平臺，中國科學院計算技術研究所并行編譯課題組研發(fā)了一個針對網格應用的任務圖并行系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過相關性分析用有向無環(huán)圖（ Directed Acyclic Graph，DAG）來表示系統(tǒng)中任務之間的相關關系，但該任務圖并行系統(tǒng)僅提供

2、了支持C/C++應用程序的接口，不支持Fortran語言應用程序，且僅適用于單進程內的任務圖并行化。針對這些問題，本文為任務圖并行系統(tǒng)設計了Fortran語言接口，并設計開發(fā)了支持多進程并行的功能模塊。
　　作為高性能計算平臺上的一個典型應用，大氣環(huán)流模式（ Atmospheric General Circulation Model, AGCM）是地球模擬器中最為復雜的模式，該模式內使用偏微分方程來求解物理問題。雖然AGCM已經實

3、現(xiàn)了多進程的并行化，但是在動力框架部分并沒有得到好的收益。
　　本論文在分析AGCM特征的基礎上對大氣環(huán)流模式的動力框架內的程序進行熱點分析，確定了程序中的適應過程部分為主要性能瓶頸；對適應過程進行詳細分析，確定了需要提取的文件；在保證結構與天河上的AGCM一致的前提下，對提取出的文件分別構建了OpenMp、DAG、MPI和SERIAL四個版本的程序；為了消除地球模擬器其他部分給AGCM帶來的不必要數(shù)據(jù)，對基準測試程序初始化部分和