计算海洋声学程序FOR3D的并行与优化

摘要

在人们熟知的各种能量形式中,声波在水中传播性能最好.水声传播建模是计算海洋声学研究的基本内容之一.数值求解是实际情况下水声传播计算的常用方法.受限于海洋环境数据缺乏、计算能力不足等因素,早期研究只对二维的水声传播进行数值建模.三维水声传播计算的主要问题是声场运算量大、计算耗时会异常巨大,阻碍了工作的进展,难以提供快速的声场数据支持.在这种情况下,利用现代高性能计算平台研究水声传播并行算法对声场数值计算速度的提高具有重要的意义.美国早在上世纪80年代中期就将高性能计算平台应用于三维抛物方程模型的并行算法研究.本文通过编译器层面优化和线程并行的手段，实现了三维情况下FOR3D的加速计算，取得了很好的效果，运行速度可提升63.16 倍，为下一步实现更大规模的多频率声场的高性能并行计算打下了基础。