声子BTE应用的并行和优化研究

• 作者: 刘永志 文敏华 林新华 沈泳星 胡跃 韦建文 鲍华
• 来源期刊: 计算机科学与探索
• 学科: 工学
• 关键词: 并行加速 玻尔兹曼输运方程(BTE) DGX-2 统一计算设备架构(CUDA)
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 所属期刊栏目: 高性能计算
• 页码范围: 1288-1297
• 页数: 10页
• 分类号: TP391
• 字数: 7821字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3778/j.issn.1673-9418.1909072

摘要

声子玻尔兹曼输运方程(BTE)可以有效地模拟介观尺度下的导热问题,相比于随机性方法,以有限体积法为代表的确定性方法求解声子BTE方程被认为更有希望解决工程实际问题.但是有限体积法求解BTE具有迭代步数多,迭代时间长的问题.为此提出了声子BTE方程迭代求解部分在GPU上的并行加速方案,并设计适当的线程分配方式及数据存储格式,采用循环展开和内核融合等优化手段对迭代过程进行并行加速.此外,采用基于角方向的并行策略,使用MPI+CUDA、CUDA-Aware MPI和NCCL函数的方式实现了声子BTE求解多GPU并行版本.实验结果表明,相较于Intel Xeon Gold 6248上的串行版本,在单块V100 GPU上获得了最大31.5倍的加速.同时使用NCCL函数的GPU并行版本在8台DGX-2节点共计128块V100 GPU上最高达到了83％的并行效率,比MPI+CUDA版本提升57％.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	林新华	上海交通大学高性能计算中心	29	59	5.0	6.0
2	文敏华	上海交通大学高性能计算中心	13	22	3.0	4.0
3	韦建文	上海交通大学高性能计算中心	13	41	3.0	6.0
4	刘永志	上海交通大学高性能计算中心	5	19	3.0	4.0
5	鲍华	上海交通大学密西根学院	5	2	1.0	1.0
6	胡跃	上海交通大学密西根学院	1	0	0.0	0.0
7	沈泳星	上海交通大学密西根学院	1	0	0.0	0.0