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面对高性能计算机系统随着性能的提高其复杂性成倍增大的挑战，研究了复杂科学计算应用的优化，提出了一种面向软硬件特性设计的性能优化框架CPTF。该框架根据应用在运行时的剖析结果，结合应用的软件特性和平台的硬件特性，全局性地分析系统性能瓶颈及种类，并给出源码级的优化建议，并针对优化循环一类常见的问题，提出一种改进的循环合并算法。使用CPTF优化了一个物质点法粒子模拟应用，取得了近20％的性能提升。