基于3D-EW算法的Intel KNC架構(gòu)下的性能分析與調(diào)優(yōu).pdf

1、在地球物理的研究過程中，由于彈性波波場(chǎng)攜帶著與地下介質(zhì)性質(zhì)相關(guān)的大量信息，所以一直以來是個(gè)重要的研究領(lǐng)域。在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，利用計(jì)算機(jī)對(duì)于彈性波波場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬更是地震預(yù)測(cè)和石油勘探等領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)。在其數(shù)值模擬過程中，針對(duì)混合波場(chǎng)的三維縱橫波波場(chǎng)分離問題的數(shù)值模擬算法3D-EW（3D pure P and S wave elastic wave equation modelling）需要大量的迭代計(jì)算過程，屬于計(jì)算密集型問

2、題。本文從異構(gòu)并行計(jì)算的角度出發(fā)，首先將3D-EW算法通過線程級(jí)并行編程模型OpenMP成功地移植到Intel眾核(Many Integrated Core)架構(gòu)協(xié)處理器平臺(tái)上，相較運(yùn)行在Intel Xeon處理器平臺(tái)上的串行版本實(shí)現(xiàn)了3.7倍的加速比。通過針對(duì)眾核協(xié)處理器平臺(tái)的Knights Corner微架構(gòu)的研究，總結(jié)該架構(gòu)的潛在性能瓶頸以及架構(gòu)設(shè)計(jì)特性。在實(shí)驗(yàn)過程中，結(jié)合性能分析工具的性能指標(biāo)測(cè)試和分析，基于傳統(tǒng)的處理器調(diào)優(yōu)技巧

3、，進(jìn)一步地歸納了基于Knights Corner架構(gòu)的數(shù)據(jù)級(jí)和指令級(jí)并行的性能優(yōu)化技巧。發(fā)現(xiàn)了KNC架構(gòu)下的計(jì)算性能與向量化程度以及緩存性能的緊密關(guān)系，進(jìn)而采用C intrinsic的底層接口改寫代碼增強(qiáng)程序的向量化程度，使用cache blocking技術(shù)提高數(shù)據(jù)局部性。最終將3D-EW算法在Intel5110P協(xié)處理器上的加速比提高至17.7倍，從而顯著提升了程序運(yùn)行效率。同時(shí)也為更多應(yīng)用在Knights Corner架構(gòu)下的性能調(diào)