【摘要】：隨著并行計算技術(shù)的發(fā)展,高性能計算系統(tǒng)的計算能力與日俱增。然而,在使用高性能計算技術(shù)對實際問題進行模擬求解的過程中,隨著問題規(guī)模的擴大,系統(tǒng)峰值性能與并行應(yīng)用的實測性能之間的差異也越來越明顯,也即編程墻問題。一方面,并行程序的設(shè)計與開發(fā)本身就是研究中的難點問題;另一方面,對大規(guī)模并行程序的性能分析相比傳統(tǒng)程序更為復(fù)雜�；诳蚣艿牟⑿虚_發(fā)模式能夠在一定程度上屏蔽并行程序的實現(xiàn)細節(jié),降低用戶開發(fā)并行程序的難度。但是,如何提高該模式所開發(fā)并行應(yīng)用的性能仍是一個值得研究的問題。本文以大規(guī)模并行CFD開發(fā)為例,對基于框架的性能分析方法及其關(guān)鍵技術(shù)展開了研究。首先,提出了面向CFD并行開發(fā)框架的多用戶性能分析方法Mu PAM。該方法的核心是面向多用戶的性能分析,尤其是非計算機專業(yè)用戶的性能分析。通過對參與CFD模擬的用戶進行歸納總結(jié),分析了其不同的性能分析需求,設(shè)計了整體的性能分析框架。然后,基于Mu PAM的思想,給出了其在Open FOAM開源平臺上的設(shè)計Mu PAM-OF。針對Open FOAM開發(fā)框架,詳細地研究與分析了其平臺特性,設(shè)計了包括性能監(jiān)測、分析以及可視化等三個功能模塊的性能分析工具Mu PAM-OF的框架結(jié)構(gòu),給出了面向多用戶的性能數(shù)據(jù)集合的詳細設(shè)計,并從優(yōu)化與實現(xiàn)的角度對數(shù)據(jù)集合進行了分類與整理。接著,在所給的框架基礎(chǔ)上對Mu PAM-OF的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,并給出了其具體實現(xiàn)。對不同性能模塊分別展開了相關(guān)技術(shù)的研究與實現(xiàn):對監(jiān)測模塊,采用動態(tài)性能探測技術(shù)對性能數(shù)據(jù)進行收集,并針對性能數(shù)據(jù)的優(yōu)化,采取了自定義性能數(shù)據(jù)文件格式等方面的措施;對性能分析模塊,采用靜態(tài)性能分析的方法分別從系統(tǒng)級和算法級對各項性能參數(shù)進行了分析和量化,給出了實用的性能評價方法;對可視化模塊,主要采取基于VTK與Para View相結(jié)合的方式予以實現(xiàn)。最后,通過實驗驗證了Mu PAM-OF的實用性和可用性。實驗結(jié)果表明,面向Open FOAM的多用戶性能分析工具Mu PAM-OF不僅可以成功地對CFD模擬過程進行性能的監(jiān)測與展示,還可以定位程序的性能瓶頸,對大規(guī)模并行CFD模擬的改進與優(yōu)化具有實際意義。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP338.6
，

本文編號：2568723