【摘要】：隨著海洋科學尤其數(shù)值預報模式的發(fā)展，許多海洋模式像POM海洋模式、HYCOM海洋模式、MASNUM海浪數(shù)值模式等需要采取大規(guī)模計算，同時對于計算速度和精度的要求越來越高。由于并行計算技術的不斷發(fā)展，并行計算機的規(guī)模越來越大，使得并行計算成為解決上述問題的重要途徑之一。使用并行處理技術提高海洋模式的運行效率的基本思路：首先尋找串行模式的并行性，確定可并行執(zhí)行模塊。然后選擇適當?shù)牟⑿兴惴�，制定并行化方案，最后將并行模式進行編譯和運行，同時優(yōu)化并行程序的性能。本文所采用的MASNUM海浪數(shù)值模式是通過研究海浪的傳播規(guī)律，建立海浪的數(shù)值預報模型，實現(xiàn)海浪的模擬與預報。但是，由于計算海域的擴大和空間分辨率的提高，原有的海浪的串行模式無法滿足快速計算的需求。本文在基于MPI并行編程環(huán)境下，對MASNUM海浪數(shù)值模式進行并行化研究。 本文介紹了有關并行處理技術的基本理論，對并行計算機、并行算法的設計與實現(xiàn)以及并行編程進行了論述和總結。由于MPI的可移植性好，功能強大，效率高等優(yōu)點，闡述基于MPI并行程序設計技術，為模式的并行化實現(xiàn)提供了前提。在此基礎上，首先介紹MASNUM模式及其串行程序結構，并對串行模式中各個函數(shù)的運行時間進行統(tǒng)計與分析，從而對該模式進行并行分析，確定模式的可并行化的部分以及占總運行時間的比重。然后構建并行環(huán)境，在Windows NT環(huán)境下，安裝與配置MPICH，同時對源代碼進行編譯與運行。最后發(fā)展模式的并行算法，包括數(shù)值并行算法和基于Jacobi迭代的并行算法，將模式的計算任務分解成若干個子任務，確定各子任務之間的數(shù)據(jù)依賴關系，從而進行通信，制定基于網格點并行化方案。在高性能計算平臺上，結合MPI和Fortran語言，對該模式進行并行化實現(xiàn)，并結合加速比和Amdahl定律，對實驗結果進行分析。分析結果表明，隨著處理器個數(shù)的增加，與原有的串行模式相比，并行模式的運行速度得到顯著提高，并取得了較高的并行性能，在一定程度滿足了海浪模式業(yè)務化預報的要求。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P731.22

【參考文獻】

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1 吉興全,王成山;電力系統(tǒng)并行計算方法比較研究[J];電網技術;2003年04期

2 孫玉娟;喬方利;王關鎖;尹訓強;楊永增;;MASNUM海浪數(shù)值模式業(yè)務化預報與檢驗[J];海洋科學進展;2009年03期

3 李金寶,李建中;微型計算機機群并行計算系統(tǒng)的通信處理器的設計與實現(xiàn)[J];黑龍江大學自然科學學報;2001年03期

4 蔣英,雷永梅;基于MPI的幾種算法的并行編程通用算法[J];計算機工程與應用;2003年03期

5 陳國良;孫廣中;徐云;呂敏;;并行算法研究方法學[J];計算機學報;2008年09期

6 徐巍;李玉榕;;MPICH在PC集群系統(tǒng)中的應用[J];福建工程學院學報;2006年04期

7 雷英杰,霍紅衛(wèi);典型并行算法的實現(xiàn)性能分析[J];空軍工程大學學報(自然科學版);2003年05期

8 袁業(yè)立,潘增弟,華鋒,孫樂濤;LAGFD-WAM海浪數(shù)值模式——Ⅰ:基本物理模型[J];海洋學報(中文版);1992年05期

9 袁業(yè)立,華鋒,潘增弟,孫樂濤;LAGFD-WAM海浪數(shù)值模式——Ⅱ.區(qū)域性特征線嵌入格式及其應用[J];海洋學報(中文版);1992年06期

10 楊永增,喬方利,趙偉,滕涌,袁業(yè)立;球坐標系下MASNUM海浪數(shù)值模式的建立及其應用[J];海洋學報(中文版);2005年02期

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1 秦文鋒;基于MPI的海洋環(huán)境信息并行可視化技術研究[D];中國海洋大學;2009年

2 楊尚琴;多層次并行算法與MPI-2新特性的研究及應用[D];成都理工大學;2009年

本文編號：2751171