隨著超級計算機及其編程環(huán)境的發(fā)展,異構系統(tǒng)結構下的多級并行編程將成為趨勢,神威·太湖之光國產超級計算機就是其中的一個典型。自2016年神威·太湖之光運行以來,國內外很多學者在其上進行了方法研究和應用驗證,為申威環(huán)境積累了比較豐富的眾核化編程方法及優(yōu)化方法。但是,將全球系統(tǒng)模式CESM移植到申威眾核環(huán)境時,對于海洋分量模式POP中的一些二維數據計算,常用的眾核優(yōu)化方法在1 024進程規(guī)模下運行時具有較好的加速效果,然而在16 800大規(guī)模進程下運行時眾核化會失效,表現(xiàn)為負加速。針對上述問題,文中提出了一種基于從核分區(qū)的并行計算方法,一個核組內的64個從核被分成多個互不交叉的從核分區(qū),將可以獨立計算的多個代碼段計算任務分別分配到不同的從核分區(qū)上進行運行,能夠有效利用從核的計算能力,還可以實現(xiàn)對多個獨立的代碼段進行計算時間隱藏。每個從核分區(qū)內的從核數量及從核號可以根據擬分配的計算任務情況進行適當選取,使得每個從核都能達到較適宜的數據量和計算量。在采用前述從核分區(qū)方法的基礎上,結合使用循環(huán)合并和函數上提等方法增大程序并行粒度,提高了二維數據計算在大規(guī)模進程下的可擴展性,CESM模式高分辨率G算... 

【文章來源】：計算機科學. 2020,47(08)北大核心CSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

主核和基于循環(huán)眾核化下動量平流項在不同進程中的耗時

神威·太湖之光國產超級計算機的眾核環(huán)境主要由申威異構眾核處理器、高速計算網絡和高性能文件系統(tǒng)構成。國產申威SW26010處理器的架構如圖3所示。SW26010處理器體系架構的詳細介紹可參考文獻[9-11]�；赟W26010的系統(tǒng)架構,必須采取利用從核的計算能力來減小從核訪問主存的開銷、使用基于訪存帶寬來優(yōu)化數據傳輸等措施,才能充分發(fā)揮SW26010處理器的性能[12]。

POP求解正壓二維表面壓力的橢圓方程共分為5個步驟,其中第4步和第5步在循環(huán)中執(zhí)行多次,基于循環(huán)眾核化會導致從核啟停頻繁。因此,考慮對多個循環(huán)執(zhí)行一次spawn和join,相應的從核線程啟停流程如圖4所示。合并循環(huán)提高了眾核化并行粒度,其與基于循環(huán)的眾核化的差別是需要總體分析數據的athread_get和athread_put需求,可能需要增加額外的處理(如寄存器通信、臨界計算等),其優(yōu)勢是減少了線程啟停次數和中間臨時數據的傳入傳出次數。這樣,中間變量都可以保存在從核的局存LDM中進行重復利用,減少了不必要的get/put。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3400559