MPI并行调试与优化策略在三维绕流气体运动 论数值模拟中的应用

从求解三维绕流问题的Boltzmann模型方程的数值模拟程序出发,通过研究区域分解并行计算策略,引入输入/输出、通信与CACHE等优化策略,对数值模拟程序进行MPI并行化移植与高性能计算调试。以高空稀薄过渡流区飞行器绕流状态为算例,进行了MPI大规模并行计算测试,证实了所发展的MPI并行化区域分解策略及程序优化途径的正确性。研究表明开展的并行化实现能明显地缩短模式计算时间,并取得较好的效果。     

面向SW26010-Pro的1、2级BLAS函数众核并行优化技术

BLAS (basic linear algebra subprograms)是高性能扩展数学库的一个重要模块,广泛应用于科学与工程计算领域. BLAS 1级提供向量-向量运算, BLAS 2级提供矩阵-向量运算.针对国产SW26010-Pro众核处理器设计并实现了高性能BLAS 1、2级函数.基于RMA通信机制设计了从核归约策略,提升了BLAS 1、2级若干函数的归约效率.针对TRSV、TPSV等存在数据依赖关系的函数,提出了一套高效并行算法,该算法通过点对点同步维持数据依赖关系,设计了适用于三角矩阵的高效任务映射机制,有效减少了从核点对点同步的次数,提高了函数的执行效率.通过自适应优化、向量压缩、数据复用等技术,进一步提升了BLAS 1、2级函数的访存带宽利用率.实验结果显示, BLAS 1级函数的访存带宽利用率最高可达95%,平均可达90%以上, BLAS 2级函数的访存带宽利用率最高可达98%,平均可达80%以上.与广泛使用的开源数学库GotoBLAS相比, BLAS 1、2级函数分别取得了平均18.78倍和25.96倍的加速效果. LU分解、QR分解以及对称特征值问题通过调用...     

并行求解多维递归方程组的三种Krylov子空间迭代方法

多维递归方程组在并行求解时存在串并行不一致问题,提供三种Krylov子空间迭代求解方法———PCG/ATCG和GMRES来解决这一问题,并采用典型算例对这三种Krylov子空间迭代方法进行正确性验证和加速比测试.试验表明这三种Krylov子空间迭代法在并行规模较大的情况下,均能够正确求解多维递归方程组,并且加速特性良好.     

SW-MPIFT在气象领域的应用

随着集群系统在高性能计算领域的广泛应用,用户对其功能和可靠性的要求也越来越高。文章介绍了一种可以实现保留恢复功能的MPI容错系统,以及该系统在气象模型GRAPES上的应用情况。     

申威26010众核处理器上一维FFT实现与优化

根据申威26010众核处理器的特点提出了基于两层分解的一维FFT众核并行算法.该算法基于迭代的StockhamFFT计算框架和Cooley-TukeyFFT算法,将大规模FFT分解成一系列的小规模FFT来计算,并通过设计合理的任务划分方式、寄存器通信、双缓冲以及SIMD向量化等与计算平台相关的优化方法来提高FFT的计算性能.最后对所提出算法的性能进行了测试,相比于单主核上运行的FFTW3.3.4库,获得了平均44.53x的加速比,最高加速比可达56.33x,且其带宽利用率最高可达83.45%.     

一种面向大规模并发的Gatherv优化方法

MPI不规则集合通信Gatherv为描述并行通信行为提供了极大的灵活性,但其不规则特性带来了较高的实现难度。现有方法存在通信热点突出、内存开销大和访存效率低等问题,难以满足当今大规模并行应用的性能需求。提出一种面向大规模并发的Gatherv优化方法,从优化等级、缓冲区管理等多个关键问题入手,将规则集合通信实现中常用的Binomial-Tree结构用于实现Gatherv,并提出消息链调度机制,进一步降低开销,提升优化效果。测试结果表明,该方法可以有效解决现有方法存在的性能问题,实现Gatherv集合通信性能在大规模并发条件下的高效可扩展。     

基于InfiniBand网络的消息可扩展技术研究

InfiniBand是目前HPC系统互连的主流网络之一,其提供的可靠连接传输服务因为支持RDMA、原子操作等功能而被广泛应用于MPI等并行应用编程模型。但是支撑可靠连接所需的消息队列及缓冲区开销往往会随着并行规模的扩大而急剧增加,从而制约了应用规模的扩大。为了解决这种内存开销带来的消息可扩展性问题,先从InfiniBand传输优化方面介绍了共享接收队列和扩展可靠连接技术,然后基于并行通信模型提出了分组连接技术。通过这些技术可以将节点内存开销减少2个数量级,并且开销不会随并行规模的扩大而明显增加。