MASNUM海浪模式的性能特点分析与并行优化

发布时间：2018-12-26 11:55

【摘要】：海浪模式MASNUM(marine science and numerical modeling)是我国自主研发的海浪数值模式,该模式已广泛应用于我国海洋防灾减灾、海上交通运输、军事活动保障等方面的海浪预报中.随着提升业务预报精度和气候研究需求的不断增长,高分辨率成为海浪模式发展的必由之路.尽管高性能计算机的快速发展为高分辨率数值模式提供了强大的计算能力支持,但当前很多并行数值模式效率还不高,无法获得更高并行加速比,无法提高模式并行效率并缩短运行墙钟时间.结合现代高性能计算机体系结构特点,深入分析MASNUM模式的性能瓶颈,继而有针对性地对其开展并行优化,明显地提升了通信性能、I/O性能和二维剖分负载平衡性,进而提升了MASNUM模式整体并行效率和可扩展规模.这里以串行性能为基准,当扩展规模达到960个CPU核时,改进后版本加速比可达431.5.该研究也为其他数值模式提供了一些可供借鉴的并行优化策略.
[Abstract]:Ocean wave model (MASNUM (marine science and numerical modeling) is a numerical model developed by our country. It has been widely used in ocean wave prediction in marine disaster prevention and mitigation, maritime transportation, military activities guarantee and so on. With the increasing demand of operational forecast precision and climate research, high resolution becomes the only way to develop wave model. Although the rapid development of high performance computer provides powerful computing support for high resolution numerical model, many parallel numerical models are not efficient enough to obtain higher parallel speedup. Can not improve mode parallel efficiency and shorten wall clock time. Combined with the characteristics of modern high-performance computer architecture, the performance bottleneck of MASNUM mode is deeply analyzed, and then parallel optimization is carried out, which obviously improves the communication performance, I / O performance and load balancing. Furthermore, it improves the overall parallel efficiency and scalable scale of MASNUM mode. Based on the serial performance, the speedup of the improved version can reach 431.5 when the expansion scale reaches 960 CPU cores. This study also provides some parallel optimization strategies for other numerical models.
【作者单位】： 清华大学计算机科学与技术系;地球系统数值模拟教育部重点实验室(清华大学);海军海洋水文气象中心;
【基金】：国家自然科学基金项目(41275098) 国家“八六三”高技术研究发展计划基金项目(2013AA01A208)
【分类号】：O353.2;TP338.6

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2392098