申威众核上全隐式大气动力框架Jacobian矩阵生成的优化

摘要

大气模式是当前气候系统模式中最重要的组件之一.随着科学家们对气候问题研究的深入,对大气模式分辨率的要求越来越高.欧拉方程作为大气模式动力框架的常用控制方程,其求解速度对于高分辨率大气模拟至关重要.由于欧拉方程全隐式求解方法的时间积分步长与分辨率是独立的,使得其在高分辨率大气模式的研制中具有重要的研究价值.同时,异构众核成为未来高性能计算机的主流发展趋势之一,研究大气模式在异构众核平台上的优化也受到了越来越多的关注.本文研究了一个全新的大气欧拉方程全隐式求解算法中的雅克比矩阵生成程序在新发布的国产异构众核超级计算机神威·太湖之光上的优化.通过从核并行、双缓冲、向量化和混合精度等优化手段,在单核组计算网格规模为524288时,与优化的主核程序相比获得了110.33倍的加速.单核组求解问题规模从524288网格点减少到4096网格点,程序依然可以有效利用所有的从核计算资源,保持70％的加速效果。