【摘 要】
：
海洋覆盖了 70%以上的地球表面,与我们的生活息息相关,紧密相连,已经得到了越来越多的国内外学者的重视。研究海洋的手段主要有观测试验、理论研究和采用海洋数值模式进行数值模拟。其中海洋数值模式是定量描述海洋物理现象及其变化的数值模型,也是海洋与气候研究、预测的核心工具。随着海洋与气候研究的不断深入,海洋数值模式正朝着高分辨率和多物理过程的方向发展,这对计算的需求呈指数级增加。当前世界上超级计算机正在
论文部分内容阅读
海洋覆盖了 70%以上的地球表面,与我们的生活息息相关,紧密相连,已经得到了越来越多的国内外学者的重视。研究海洋的手段主要有观测试验、理论研究和采用海洋数值模式进行数值模拟。其中海洋数值模式是定量描述海洋物理现象及其变化的数值模型,也是海洋与气候研究、预测的核心工具。随着海洋与气候研究的不断深入,海洋数值模式正朝着高分辨率和多物理过程的方向发展,这对计算的需求呈指数级增加。当前世界上超级计算机正在由P级迈向E级,为海洋环流模式的进一步发展提供了平台和机遇,同时也提出了新的挑战:如何充分发挥大规模超算平台的并行计算效能和计算潜力,提高海洋模式计算速度。海洋环流模式通常是I/O（输入/输出）密集型的,具有计算访存比低、数据读写量大、并行通信效率低下、扩展性较差等特点,这对模式的优化工作带来了较大挑战。针对以上难点,本文基于Intel至强和新一代神威平台,选取了两种应用广泛的海洋环流模式 NEMO（Nucleus for European Modelling of the Ocean）和 MITgcm（Massachusetts Institute of Technology general circulation model）开展 了移植和优化工作。首先,将NEMO移植至Intel Xeon超算平台,并进行了代码和算法优化。依据代码现代化的思想对模式代码进行了编译器选项、消除冗余计算、向量化和访存等优化,并且针对模式在大规模并行下全局通信占比大导致可扩展性较差的问题,使用CA-PCG（Communication-Avoiding Preconditioned Conjugate Gradient）替换正压求解器 PCG（Preconditioned Conjugate Gradient）。其次,在Intel Xeon超算移植MITgcm,从I/O、通信、访存等方面展开优化工作。引入OpenMP线程并行划分更细粒度的任务,将计算和I/O进程分离使其相互掩盖,解决了 I/O瓶颈,对三对角求解器进行访存优化和改进边界数据交换算法等。再者,在新一代神威超算上对NEMO进行了深度移植适配优化,并构建一个超高分辨率和超大规模的模式算例。根据申威处理器主从架构的特点,设计了新的四级并行框架,在框架下分别针对主核和从核做了网格划分策略、从核通信优化、向量化等进一步优化,并在混合精度和对象存储方面做了新的探索。最后,对上述三个工作分别进行了性能测试和分析。基于Intel的NEMO在代码现代化优化后取得了 30%的性能加速,而PCG算法的改进使得模式通信占比大大降低,可以使用更少的计算资源获得相对较好的计算速度,同时大规模并行下提升了 3.56-4.4倍;MITgcm的性能提升主要是来自于对I/O的优化,优化后的I/O性能可提升44倍,整体性能提升2.38倍;在基于新一代神威超算的工作中,取得了 8.7倍的峰值性能加速,1km分辨率在27,988.480核心时的强扩展效率超过80%,弱扩展性表现稳定。总之,本文在Intel和神威两种平台下对NEMO和MITgcm进行移植和优化,在计算性能和算例分辨率均取得了优异的效果。
其他文献
内部审计作为企业加强监督、防控风险、促进管理的重要手段,在企业发展中发挥的作用日益明显。随着审计全覆盖的推进以及大数据技术的飞速发展,内部审计工作管理机制和内外部环境都都发生了巨大变化,传统模式下的“抽样审计”已无法满足审计全覆盖的要求。企业内部审计要充分利用大数据发展带来的契机,不断优化创新,改进工作模式,才能更好服务于企业战略,成为企业发展的“安全员”和国有资产的“守护者”。随着企业治理体系的
废弃矿井抽水储能电站是指将地下废弃矿井空间资源改建成水库的抽水储能电站,因资源枯竭及落后产能而关闭的矿井的井下巷道为抽水储能电站提供了大量的储水空间。水在狭长且封闭的巷道中流动时伴随着涌浪的生成,给系统的稳定性和安全性带来巨大的挑战。针对废弃矿井抽水储能电站井下巷道涌浪问题,通过涌浪理论分析和数值模拟相结合的方式,归纳分析涌浪现有定义和进行常规工况下巷道内液体流动的数值模拟。结果表明,巷道涌浪是流
近年来,随着人民生活水平进一步提高,对生活用水的要求也逐渐变高。对于供水企业来说,制水是核心业务,确保出厂水水质始终符合国家要求,保障市民安心用水是企业生产的根本目标,而安全管理是有效控制生产风险、确保水质达标的重要手段。Y供水公司作为一家国有控股的自来水生产企业,负责了当地近100万人口的供水需求,其安全管理能力直接关系供水水质安全,对当地社会的生活、生产有直接影响。因此对Y供水公司的安全管理水
教育部提出的历史学科核心素养对历史课堂教学应达到的效果做了具体的划分,为培养学生的综合素养和学科核心能力提供了有力保障。但由于我国长期存在的传统教学观念,“重知识,轻能力”的现象仍然屡见不鲜,导致现实生活中的有些学生只会考试,缺乏生活常识和基本能力,难以适应社会的变化。面对这种现象,华中师范大学郭元祥教授率先主张要实施“深度教学”,成为引领教育界的新风潮。深度教学突破传统教学的禁锢,挖掘知识背后的
《地狱》被认为是著名畅销书作家丹·布朗迄今为止最发人深省的作品。在但丁的《神曲·地狱篇》的启发下,该书揭示了一场“瘟疫”所涉及的科学和道德问题。丹·布朗巧妙地揭示了跨域空间下身份建构的不同可能性,阐述了边缘化群体的生存状况。本文拟借助空间理论视角,研究身份危机在社会空间的成因,探索边缘人物在物理空间的移动中保持或构造单一身份的尝试,并说明人物最终是如何在理想空间实现身份的重构和自我赋权的过程。本文
随着互联网技术的快速发展和广泛应用,网络服务和应用产生了海量的网络流量,虽然用户在使用网络服务时往往使用了加密或匿名技术对用户流量进行保密,但是网络流量作为数据包序列往往具有一些难以掩盖的独特特征,并且这些特征往往与用户的信息相关,攻击者可以使用网络流量分析技术并利用这些特征产生网络指纹,对用户的行为和设备状态等信息进行推测,给用户的隐私和信息安全造成了重大威胁。目前,基于网络指纹攻击的对抗方法已
在日本帝国主义的侵华战略中,“思想战”占据了至关重要的地位,且在日本当局看来,实行严密的新闻统制以落实各项宣传策略是取得“思想战”胜利的必要手段。因而,日军侵占北平后,即着手统一华北的新闻宣传工作,不仅直接或间接地控制了华北的所有报刊,还在华北方面军及伪政府内部设置了多重新闻统制机构。《新北京报》便是受日伪当局严密管控的报刊之一。《新北京报》作为一份位于北平、面向整个华北沦陷区发行的伪报纸,要受到
水库型堆积层滑坡受水动力因素影响显著,极易形成破坏性大、危害性强的地质灾害。三峡库区因工程调蓄,库水位处于持续涨落过程中,易使库岸边坡产生位移变形,影响其整体稳定。因此,对库水动力环境下边坡位移场与稳定性的变化规律进行深入研究,并建立与水库型堆积层滑坡相适应的稳定性评判预警模型,是该类滑坡灾害监测预警与预防领域的重要研究课题。本文以八字门滑坡为实例,总结了其实际监测点累积位移、位移速率和位移矢量角
改革开放以来,中国共产党带领中华儿女在内政外交国防、和平发展稳定等诸多方面促成伟大“历史性变革”与“历史性发展”,取得深厚“历史性成就”及“历史性影响”,不断推动着中国特色社会主义向前迈入了新时代。时代大潮浩浩汤汤,世情、国情、社情随之而变。经济全球化趋势下世界人才竞争暗流涌动,“中国梦”历史重任与发展社会主义时代之责任重道远,国家与民族日渐召唤能力过硬的历史新主体积极主动站出来堪大任、担重责。习
观音信仰作为佛教的主要信仰之一,在公元2世纪前形成于古印度东南沿海地区的普陀洛山。观音信仰主要可以分为现世救难型观音信仰、净土往生型观音信仰、智慧解脱型观音信仰和密教观音信仰。从三国时期开始,观音信仰通过造像和汉译经典传入中国。之后,在中国与日本、朝鲜的文化交流中,观音信仰经由朝鲜传入日本。本文在先行研究的基础上,拟从研究视角推陈出新,以观音信仰在日本的本地化为视点、以文献分析法为主要方法,围绕观