MASNUM海浪模式的性能特点分析与并行优化

作     者：张志远 周宇峰 刘利 杨广文 Zhang Zhiyuan;Zhou Yufeng;Liu Li;Yang Guangwen

作者机构：清华大学计算机科学与技术系北京100084 地球系统数值模拟教育部重点实验室(清华大学)北京100084 海军海洋水文气象中心北京100161 

出 版 物：《计算机研究与发展》 (Journal of Computer Research and Development)

年 卷 期：2015年第52卷第4期

页      面：851-860页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

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) 

主　　题：海浪模式 大规模数值并行计算 性能分析 并行优化 二维剖分 

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.