集成眾核平臺上CFD程序性能評測技術(shù)研究.pdf

1、計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）在航空航天型號設(shè)計、地面交通工具設(shè)計等方面廣泛應(yīng)用，是典型的高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域。為了提高CFD應(yīng)用程序的性能，必須對CFD程序在高性能計算平臺上的性能進(jìn)行測試與分析，以更好地指導(dǎo)CFD程序的性能優(yōu)化。本文針對一種新的高性能計算平臺----Intel集成眾核（Many Integrated Cores，MIC）體系結(jié)構(gòu)，對CFD程序進(jìn)行了性能測試與性能建模研究

2、。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴選取計算流體力學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的典型基準(zhǔn)測試程序集NPB-MZ，在MIC架構(gòu)協(xié)處理器上進(jìn)行了實際性能測試，并將MIC上的性能數(shù)據(jù)與程序在Sandy Bridge處理器上的性能進(jìn)行了對比，重點分析了Native模式下OpenMP及MPI/OpenMP混合并行的并行性能及其可擴(kuò)展性。結(jié)果表明：雖然MIC架構(gòu)上的眾多核心和線程使程序獲得了較高的加速比，但是MIC上程序的實際執(zhí)行時間仍然大于在Sandy Bridge

3、處理器上的執(zhí)行時間，主要原因是MIC架構(gòu)上程序的單線程性能過低。⑵分析了MIC架構(gòu)上程序單線程性能存在的問題，發(fā)現(xiàn)未能充分利用512位寬向量單元是主要原因之一。使用了硬件計數(shù)器軟件Likwid，測試了NPB-MZ在MIC上的向量化密度，并基于編譯器的向量化報告功能，分析了程序關(guān)鍵代碼不能被向量化的情況及原因。這些結(jié)果進(jìn)一步揭示了CFD程序在MIC體系結(jié)構(gòu)上的性能特征，論文在此基礎(chǔ)上對CFD程序性能優(yōu)化工作提出了建議，具有一定參考價值。⑶

4、通過一個微基準(zhǔn)程序Stanza Triad對Intel MIC的硬件預(yù)取技術(shù)進(jìn)行了模擬。對于給定的數(shù)據(jù)訪問模式，基于硬件預(yù)取建立的性能分析模型可以準(zhǔn)確地獲取其在MIC架構(gòu)上的內(nèi)存開銷。并且通過該模型我們總結(jié)出非連續(xù)的訪存模式是影響帶寬效率和訪存受限程序性能的決定因素的結(jié)論，為更好地發(fā)揮預(yù)取功能獲得更好的帶寬性能，程序員需要書寫盡可能長的字節(jié)?；谝陨辖Y(jié)論，我們研究了模板計算對不同維進(jìn)行分塊的七種分塊優(yōu)化策略，并通過實驗測試驗證了如下結(jié)論