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3.1 应用程序:HIROMB-BOOS-MODEL

《高性能并行珠玑:多核和众核编程方法》第3章HBM上的SIMD与并发优化,本书中展示了如何在处理器和协处理器上进行并行处理和编程——展示了更好利用Intel Xeon Phi协处理器和Intel Xeon 处理器或其他多核处理器的系统计算潜力的最有效的方法。本节为大家介绍应用程序:HIROMB-BOOS-MODEL。

作者:张云泉 等译来源:机械工业出版社|2017-11-14 18:06

第3章 HBM上的SIMD与并发优化

Jacob Weismann Poulsen * , Per Berg * , Karthik Raman?

*丹麦气象研究所;?美国,Intel公司

3.1 应用程序:HIROMB-BOOS-MODEL

完整的HIROME-BOOS-MODEL(HBM)软件具有双向动态嵌套的特点,任意数量的嵌套层数能够呈现高分辨率的海洋区域并在狭窄的海峡和航道使用更高的分辨率。除了基本物理组件外,HBM还拥有可供选择的生物地球化学模块。在支持分布式与共享内存并行化的基础上,HBM已经发展为一种成熟、高效、便捷、高质量的海洋模型软件。通过修改输入设置标准,HBM在业务预报及气候等方面的研究工作中得到广泛应用。这种通用模型软件能够使用相同代码处理诸如地理覆盖范围、网格分辨率、嵌套区域数量、模拟时间跨度和一些其他模型特征的不同应用。因为这些应用具有不能被硬编码的动态特征。

运行时系统中用户指定的输入参数、选择使用的具体时间步长和仿真周期数,是用于区别使用相同源代码执行的业务预报应用和气候情景应用的全部内容。因为动态的输入参数、MPI任务数和OpenMP线程数都是由运行时系统的性能决定的。无论如何选择任务数和线程数,都必须保证得到相同的二进制运行结果。与可用的其他大多数模型软件相比,HBM能够在用户选择的串行、MPI并行、OpenMP并行或MPI-OpenMP混合并行架构上进行移植、编译、执行。HBM软件已经应用到从气候预测到气候建模等多个重点领域的研究和商业项目中。例如,丹麦气象研究所(DMI)目前正在研发泛欧洲模型,该模型未来活动的中心包括以下两个主要方面:(i)在泛欧洲范围内提供相同的预报内容;(ii)应对泛欧洲和局部区域的气候变化。对于后者,HBM需要为大气-海洋耦合模型提供可靠的基础服务。解决时间问题是整个项目成功实现的一个重要因素。该泛欧洲模型在狭窄的海峡和临时水域设置了9个高分辨率的嵌套区域(水平方向下降至185m以下,垂直方向下降至1m)。此外,该模型拥有了高达1860万个活跃湿点,因此目前的计算需求已经远远超过在DMI之前的其他任何单个模型。尽管如此,从近期的PRACE项目(URL参见3.13节)中我们可以看出,现有系统使用HBM早期版本进行5天预报的时间消耗为1.5~2.5小时。这一结论使得实现业务预测成为可能。然而,如果要把设置气候时间规模的建模方案在DMI中实际应用,还需要进一步提升模型的并行加速比。

为了使读者更深入地了解有关HBM的信息,可参考3.13节。


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