基于多核环境下青海省降雨量空间插值方法的分析与优化

发布时间：2020-03-30 23:36

【摘要】：通过研究以往的区域降水分布情况,以得出整个区域的栅格化降水结果是国内外在水文、地理等学科的热点研究方向。而青海省地形复杂、气候干燥、降雨稀少,且青海省的气象台站数相较于内地省份十分稀少稀疏,站点数据的高离散性提高了研究区域降水的空间整体分布的难度,因此需要采用空间离散的站点观测数据来进行研究,方法即为空间插值。空间插值法在实际研究过程中,插值对象常为大量站点数据,用串行插值算法进行降水量数据的小网格插值时会耗大量时间,因此,在多核环境下实现插值算法的并行化显得尤为重要。本研究分别用4种常用空间插值模型对青海省50个国家站点的日降水数据进行了小网格插值。然后采用实际验证的方法评估各插值结果精确度,确定青海省区域降水气候资源的最优插值算法。之后在青海大学三江源数据分析中心和“神威·太湖之光”计算机系统上分别采用openMP、MPI和Athread并行编程模型对最优插值算法进行并行优化。最后通过加速比、加速效率等指标评估各方案下的优化效果。研究表明:(1)普通Kriging插值是最适于青海省地区的降水量研究的插值法;(2)任务划分的并行方法可以有效的提高普通Kriging插值法的插值效率;(3)对于普通Kriging算法来说,基于MPI的普通Kriging并行算法的加速效果最佳,其次为Athread加速线程库,OpenMP为最差。
【图文】：

图 3.1 “神威 太湖之光”结构图本研究使用神威系统最关键之处在于其异构众核处理器“申威 26010”器是由上海高性能集成电路设计中心通过自主技术研制，使用的指令申威自主指令集，，共 260 个核心，1.5GHz 的工作频率，峰值计算速8TFLOPS。260 个运算核心分为 4 组。1 个核组由 1 个主核和 64 个从核运算核心组成从核阵列，从核、阵列控制器及二级指令 Cache 组成从主核（运算控制核心）和从核（运算核心）共享主存。其结构图如图。

图 3.2 “申威 26010”处理器结构示意图 并行编程模型.1 OpenMP 并行编程模型OpenMP 诞生于 1997 年，是一种多处理器多线程的并行编程语言，其具有共存的特点，能够显式控制多线程，可移植性强，支持多种编程语言
【学位授予单位】：青海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O241.3;P413

【参考文献】

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本文编号：2608215