海洋环流模式LICOM的GPU实现与优化

• 作者: 刘海龙 姜金荣 张峰 张留莹 林鹏飞 王涛 王鹏飞 田少博 迟学斌 韦俊林
• 来源期刊: 数据与计算发展前沿
• 关键词: GPU CUDA 并行计算 高性能计算 LICOM 海洋环流模式
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 技术与应用
• 页码范围: 92-104
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.11871/jfdc.issn.2096-742X.2020.04.008

摘要

[目的]为了加速海洋环流模式LICOM的积分计算,降低因分辨率的提升而带来的运行成本,本文设计并实现了基于CUDA C的GPU加速版本.[方法]本文基于目前最新的LICOM3版本,在分析LICOM海洋网格块的并行算法的基础上,结合使用CUDA线程并行计算海洋网格点,将LICOM主要计算程序移植到GPU平台上,并从数据传输和设备内存的使用两个方面进行优化.[结果]实验表明,GPU版本模拟结果的与原CPU版本基本一致.与使用相同数量的Intel Xeon E5-2680 V2 CPU相比,使用2至16块NVIDIA K20 GPU单个模式天加速了9.31到1.27倍.[局限]由于LICOM3计算的边界同步通信比较多,限制了程序的可扩展性,未来需要通过边界通信优化和算法优化来提高模式的可扩展性.[结论]本文对LICOM3程序进行了GPU版本的实现和优化,取得了一定的加速效果并保持较好的扩展性,为今后面向更大规模计算的海洋环流模式发展提供了经验和参考.