【摘要】：隨著數(shù)值天氣預(yù)報分辨率不斷提高,模式的計算量也隨之增大,為了滿足實際業(yè)務(wù)預(yù)報的實時性要求,高性能計算逐漸被應(yīng)用到數(shù)值天氣預(yù)報中。全球大氣譜模式由于其對大尺度環(huán)流預(yù)報有較高的準確性,在實際業(yè)務(wù)預(yù)報中得到了廣泛的使用。譜模式從概念上可以分為動力框架和物理過程兩個主要部分,其中動力框架的功能是對不含源匯項的模式方程進行離散化,并采用數(shù)值計算方法進行求解,是整個模式運行的核心,如若能夠有效地縮短其執(zhí)行時間,就能夠提高整個模式的運行效率。本文針對現(xiàn)行BCC_AGCM 3.0模式動力框架并行劃分方案的局限性,引入新的劃分方案。即將原有的按緯圈或者按波數(shù)的一維劃分改進為二維劃分。為避免數(shù)據(jù)劃分造成不必要的進程間通信,劃分必須在無數(shù)據(jù)相關(guān)性的維度上進行,每一計算步驟的數(shù)據(jù)劃分都應(yīng)根據(jù)不同的數(shù)據(jù)相關(guān)性采取不同的方案。為了實現(xiàn)不同計算步驟所采用的不同劃分方案之間的轉(zhuǎn)換,還需要在相鄰的兩個計算步之間進行數(shù)據(jù)交換。根據(jù)并行劃分的改進方案對模式動力框架代碼進行了修改,并對修改后的動力框架在高性能計算平臺上進行了測試,結(jié)果表明將動力框架的并行劃分方式改進為二維劃分能夠有效縮短計算耗時,在本文的可擴展性測試中,平均使動力框架整體耗時縮短了8%左右,個別進程配置方案下能縮短15%。動力框架的各個模塊的改進效果不同,負責格點空間計算以及Fourier變換的scandyn模塊以及負責逆譜變換的scan2模塊在進程數(shù)較少時與改進前的性能差別不大,在進程數(shù)大時改進效果比較明顯;負責平流項計算的scanslt模塊總體呈現(xiàn)比較明顯的改進效果。對相同進程數(shù)的不同進程參數(shù)配置方案進行橫向?qū)Ρ?結(jié)果表明不同劃分方案的改進效果也不同,在新增方向上不宜采用太細粒度的劃分,劃分數(shù)太多反而會降低二維劃分的改進效果。總體上來說,將動力框架的并行劃分方式改進為二維劃分能夠有效縮短計算耗時,提升動力框架的整體性能。
【圖文】：

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本文編號：2698796