基于GOS的国家网格集成环境及应用实例开发*

中国国家网格作为国内最主要的网格为用户提供了良好的计算服务.详细讨论了网格中间件系统软件GOS的功能和结构,以及基于GOS的中国国家网格集成环境,给出了生物信息软件MEME在国家网格环境下的集成实现,并提出了今后的工作方向.     

基于GOS的远程实时可视化系统设计与实现*

提出了一个并行计算程序的远程实时可视化系统.通过实时可视化处理计算程序在计算过程中输出的数据文件,实现了对计算程序计算过程的可视化跟踪和实时分析;同时该系统采用GOS作为网格中间件,屏蔽了复杂的异构环境.     

基于高性能计算的SWAT参数敏感度分析并行框架

随着大规模水文模拟需求的不断提高,如何解决计算需求问题逐渐成为水文研究的一个热点.SWAT(soil and water assessment tool)模型在进行大规模水文模拟时有着良好的适应性与准确度,但其敏感度分析模块由于计算量过高,计算时长往往长达数月之久.为了加快SWAT敏感度分析的运行速度,针对SWAT敏感度分析模块的特点,基于MPI提出了一种高效的主—从式并行计算框架,并在此框架的基础上,通过将正演过程并行化,在敏感度分析的主—从并行框架中引入通信子空间的操作,将并行化的正演与主—从式的外层并行框架相结合,得到一种混合式的敏感度分析并行框架,大大提高了对参数集合的敏感度分析速度,将SWAT敏感度分析模块使用的处理器数量从原始的单核串行一跃提升到百核的数量级.最后通过天山北坡流域的模拟验证了此并行框架的可行性.     

大规模空气动力学数值模拟中的并行重叠网格装配技术

重叠网格方法因为其网格生成简单、局部网格质量高等优点,是模拟有相对运动的非定常问题的一种常用方法。重叠网格首先需要装配过程,即通过建立网格间的重叠关系、确定宿主及待插值单元,实现网格间的流场信息交换。本文针对大规模数值模拟中,网格分散存储在多个处理器上的情况,研究了分布式重叠网格装配方法。本文先提出分布式网格装配问题,再详细阐述适用于三维结构网格的分布式装配技术,最后利用标准的机翼挂载模型对算法进行了测试,结果表明该算法可以在保证较高并行性的同时,为非定常计算提供准确的流场插值信息。     

基于多块结构网格大规模并行计算的负载均衡设计及实现

结构网格具有网格生成速度快、质量高、数据结构相对简单、较适用于流体表面应力集中的运算等优点。在大规模 CFD（Computational Fluid Dynamics）并行计算中,需要将网格区域划分为多块网格,而多块网格之间的数据通信会制约并行计算能力的提高,因此对结构网格的负载平衡优化是提高并行计算能力的重点。本文提出了一个采用多层次 k-way 多约束条件图剖分算法来改进负载平衡的方案,并对 M6 翼型和 CRM 模型的多种规模进行了实际计算,结果证明多层次 k-way图剖分算法能够有效地优化负载平衡,在此基础上得到了最优节点间的计算负载平衡和通信负载平衡,最终达到了理想的并行效率。     

求解大规模矩阵特征问题的并行算法研究

基于数据并行的重启动Arnoldi并行算法,基于使用数据并行模型的重启动Arnoldi并行算法,提出一个精化重启动Arnoldi并行算法。为了降低弱扩展性对并行性能的负面影响,该算法使用任务图模型并行计算精化向量,减少处理器进程之间的通信次数,有效地实现并行计算。在KD-50-I万亿次机上的测试结果表明,该算法具有较好的可扩展性和并行 效率。     

基于克里金插值的SWAT参数率定大规模并行方法

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型是近几年国内外使用最广泛的分布式水文模型,因其良好的精度、广泛的适应度得到了众多水文工作者的欢迎。但由于其参数率定部分过高的计算量,给水文工作者建模调参过程中造成了大量的不便。为了提高SWAT参数率定的运行效率,本文基于克里金插值理论,对于SWAT原有的优化算法进行改进,提出了一种基于随机过程的参数率定方法,通过一种“期望优化”的方式对拟合曲面进行寻优。并通过Intel MKL和一个对等式并行框架加以并行实现。大大提高了SWAT参数寻优的计算效率以及参数精度,并通过天山北坡流域的模拟验证了此并行模型的有效性,说明了克里金优化方法在水文模拟参数寻优的过程中能够达到良好的精度。     

一类Stencil应用在众核NUMA架构的性能研究

【应用背景】模板计算是CFD（计算流体动力学,Computational Fluid Dynamics）等科学计算的典型算法,其访存性能受到关注。NUMA架构因扩展性好,在以鲲鹏920处理器为代表的ARM架构上普遍被应用。【方法】使用性能分析工具和benchmark程序,对鲲鹏平台的访存和通信子系统进行性能测试。针对典型stencil应用软件CCFD V3.0开展热点分析和性能测试,并建立Roofline模型。【结果】鲲鹏920处理器依托其众核NUMA架构,单节点浮点性能、内存带宽峰值,以及通信时延均优于Intel Xeon E5-2680v2与一款国产处理器。单节点时,CCFD V3.0在鲲鹏平台的运行速度约是Intel平台的2～3倍,是国产处理器的1.5～2倍。【结论】基于ARM架构的鲲鹏平台应用移植简单,其NUMA架构对模板计算一类访存密集性应用具有优势。     

国家网格步入佳境

中国国家网格是聚合了高性能计算和事务处理能力的新一代信息基础设施试验床。从2005年初起,中国国家网格步入推进应用与完善环境的新阶段,其任务重点是如何支持和促进网格应用。