自适应网格加密框架AMROC(Adaptive Mesh Refinement in Object-oriented C++)是开源的块结构自适应网格加密框架,可以用于模拟多相流计算、燃烧、流固耦合等问题。Initition3d是国防科学技术大学航天科学与工程学院基于AMROC开发的射流爆震模拟软件,可对超声速可燃气体中的热射流爆震起爆传播过程进行研究,该软件的计算量巨大。为提高Initition3d软件的计算性能,本文面向多核CPU与Intel集成众核(Many Integrated Core,MIC)相结合的异构并行计算平台开展了并行计算技术研究,主要工作如下:(1)对AMROC框架的结构与算法进行了分析,对基于AMROC开发的热射流爆震起爆传播模拟软件Initition3d进行了性能测试与分析,包括MPI并行性能测试、各个部分时间开销测试、MPI通信性能测试。测试结果表明,随着进程数的增加,软件底层所采用的AMR算法会产生很大的MPI通信开销,导致并行效率逐渐下降。另外发现,该应用的计算与MPI通信负载均衡性较差。(2)Initition3d原来仅实现了MPI并行,本文在此基础上实现了其OpenMP并行化及其性能优化,并进行了OpenMP并行可扩展性测试以及MPI/OpenMP混合性能测试,测试结果表明,当线程数为16时,该应用OpenMP并行效率仍然保持在60%以上,当采用2MPI进程*12 OpenMP线程时可最大限度的利用节点性能,达到原始纯MPI版本性能的1.83倍。随后通过OpenMP库开销测试、线程间负载均衡测试以及串行部分开销测试对导致OpenMP并行效率下降的原因进行了分析。结果显示OpenMP多线程的创建与销毁会产生大量时间开销,会使得主线程执行时间过长,导致线程间负载不均衡,从而使得OpenMP并行效率下降。(3)结合应用代码特点,分析了MIC移植难点,基于OpenMP 4.0以offload方式初步实现了Initition3d核心代码的异构并行编程,并且采用编译器优化、向量化优化、OpenMP线程优化,CPU与MIC之间的数据传输优化等优化技术对其进行了优化,并且在MIC协处理器上获得了较高的OpenMP并行加速比。最后利用Intel Vtune对移植性能进行了分析,发现影响MIC移植性能的原因有三方面:(1)MIC协处理器单核上获得的性能相对于Xeon CPU单核上获得的性能差很多;(2)Initition3d代码的计算特点导致无法充分利用MIC协处理器性能;(3)MIC协处理器上的OpenMP库开销过大,影响了OpenMP的并行效率。