有限差分离散模型分布并行计算支持库技术

本文研究实现了一个面向有限差分离散模型的分布并行计算支持库YHLIB。YHLIB库基于MPI消息传递接口设计实现,通过提供有限差分离散模型并行计算接口支持计算区域分解、域间通信、域内通信、循环下标转换、分布式I/O、动态负载平衡等功能,封装了并行计算实现细节,提高了并行程序开发效率。抽象模型实现和实际应用测试表明,YHLIB具有较高的并行效率。     

“天河一号”大规模科学与工程计算应用

安装在国家超级计算天津中心(以下简称天津超算中心)的"天河一号"超级计算机系统是目前世界上最快的超级计算机,已广泛应用于多个高性能计算领域,并取得了一系列具有国际影响力的应用成果。本文主要介绍了"天河一号"在石油勘探数据处理、生物信息与生物医药、环境科学、工程仿真、磁约束聚变领域的最新应用成果,其成果表明"天河一号"在上述领域具有良好的可扩展性和并行效率,对自主科技创新和产业技术提升给予了巨大支撑。     

天气预报有限差分格点模式并行计算研究

有限差分格点模式是目前广泛采用的中尺度数值天气预报模式之一。本文分析了有限差分格点模式典型代表MM5并行计算的特点,对其多重网格嵌套、数据划分、通信、优化等做了深入研究,最后给出了MM5模式在银河巨型计算机上的测试结果。     

OVALS海洋资料同化系统并行计算研究

海洋数值预报技术的发展与高性能计算密切相关。为提高OVALS海洋资料同化系统的时效性,本文实现了OVALS系统的并行化。在温盐资料同化模块并行化过程中,本文提出了层优先处理器划分算法,并研究了基于该算法的并行I/O、全局通讯等实现方法;在高度计资料同化模块并行化过程中,设计实现了基于预处理的非规则区域分解算法,较好地实现了OVALS并行计算负载平衡。数值实验表明,OVALS并行系统在36并行规模下取得了17.45的并行加速比。     

Linux PC/Cluster 集群系统YH/CS16设计与实现

通过Bonding技术将多个微机节点互连组成的Cluster集群系统不仅有很强的计算能力,而且有较高的节点通信带宽,应用前景非常广阔.主要介绍了PC/Cluster集群系统YH/CS16的设计和实现关键技术,讨论了并行程序设计问题,最后给出了该系统在数值天气预报中的应用实测结果.     

面向全球数值天气预报模式的加权等积并行数据划分算法

极区计算对全球数值预报模式设计的重要性主要体现在2个方面：模式动力框架中的极区处理和极区并行数据划分带来的并行负载不平衡问题.其中后者是全球数值预报模式大规模并行计算的性能瓶颈,对此提出一种新的基于加权等积的球面数据划分算法.该算法以球带数目和权函数为参数,将南北两极分别划分到单独的子区域,形成极点通区,使从极点到赤道方向每个纬度对应的子区域数目逐渐增多,灵活地实现球面网格的高质量划分.从理论上分析该算法的划分质量后,以基于球谐谱的浅水波模式PSTSWM为实验平台,验证了提出的划分算法具有很好的并行划分性能以及可扩展性.结合我国自主设计的GRAPES全球模式,展望了该算法的应用前景.     

NEMO模式系统基于“天河一号”的存储性能分析与优化

在“天河一号”超级计算机上测试NEMO模式系统,针对NEMO模式在进行大量进程并发存储时所导致的整体应用性能下降问题,提出了并发进程分组输出优化方法。通过将大量并发存储的进程进行合理分组并排队输出,以解决大量进程同时读写文件时对存储资源的竞争所导致的存储效率下降问题。测试表明,在使用分组输出优化方法后,NEMO模式GYRE012算例的存储性能最高可提升33%以上,总体时间性能最高可提升28%以上。     

谱方法求解水声传播问题的优化与并行

水声传播数值计算的效率是各类水声学应用关心的核心因素之一,谱方法作为求解微分方程的一种数值方法,具有精度高、收敛速度快等优点,因此,近年来利用简正波-谱方法求解水声传播方程引起了许多学者的关注;然而,谱方法计算量更大,计算时间更长,在求解大范围海域声传播问题时,难以满足实时性的需求.因此,需要借助现代高性能计算机系统,...     

基于Web的数值天气预报系统的研究与设计

数值天气预报的运行,需要高性能计算机资源的支持,而高性能计算机是一种非常昂贵的资源,对于一些小型的组织和单位来说,是一种难以负担的资源。并且目前数值天气预报模式的运行大多是基于命令行方式的,对于非专业人员来说,是很难使用的。本文以WRF模式的运行为例,通过开发用户友好的使用界面,以Web服务的形式提供给用户,方便用户操作。同时,利用兴起的云计算技术,将系统部署到云环境中,充分利用云中的高性能计算机资源,可以节约成本,也有利于业务的迅速开展。     

基于网格的中尺度数值天气预报系统设计与实现

针对国家高性能计算环境网格计算的特点，在长沙网格点上实现了一个包括全球中期数值预报、有限区域数值预报，数值预报产品释用和五维数据可视化相配套的高分辨率中尺度数值天气预报系统。该系统的预报区域可以移动，网格可以加密，适合于区域和省一级气象中心作中尺度数值预报业务试验和尺度数值预报科学研究。介绍了该系统的组成、区域同化方案以及网格计算实现技术。