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行业专项成果综述-众核加速技术在气象模式中的应用研究

发布者:张岳   来源:   发布时间:2020/11/25 15:17:13   标签:   浏览次数:6810

项目编号GYHY201306062

研究周期2013年1月-2015年12月

国拨经费143万元(核减至138.4万元

项目负责人】魏 

项目骨干成员】徐金秀、张莉、伍湘君、肖洒、邓帅、孙晨

项目承担单位】国家气象信息中心

项目协作单位】国家气象中心、国家气候中心、无锡江南计算技术研究所

主要研究成果

本项目基于众核平台,对GRAPES_GFS模式和BCC_AGCM模式开展众核加速技术研究。对模式计算性能进行分析,确定计算核心段。在不同众核平台对通用处理器开发的代码结构进行分解重构,采用循环内移、循环分裂、数据结构重组等方法,解决计算量分散,离散访存等问题。开展众核芯片计算及存储模型研究,结合不同芯片硬件架构和模式代码计算特点,优化数据传输控制,提高数据传输效率,降低数据传输和计算的开销比例,关注计算访存比,实现进程级+线程级两级细粒度高并发度众核并行计算。

在我国自主研发的“神威太湖之光”系统分别对GRAPES_GFS模式和BCC_AGCM模式开展核心段优化。研究申威芯片存储模型,优化片内高速存储空间使用。实现多核心段主从核加速计算,加速效果达到3倍以上,最高达到约14倍。进一步将优化后的核心段进行集成,形成异构众核原型系统。集成后的GRAPES_GFS模式运行效率为未优化的1.6倍左右,BCC_AGCM模式为未优化的1.8倍左右。

开展GRAPES_GFSBCC_AGCM模式核心段算法GPU加速研发工作,多段核心计算函数计算效率均获得提升。

首次实现我国自主研发数值预报模式在全国产异构众核高性能计算系统运行,有效推动气象数值模式大规模并行可扩展性研究,建立模式优化框架,促进持续发展。为气象数值模式在异构众核系统的研发、性能优化及气象行业异构众核计算系统的建立提供技术储备。初步形成气象高性能计算技术研发团队。 

成果应用情况

1)项目研究工作形成的气象数值模式众核芯片异构并行优化方法可推广应用到其他模式。

2)项目建立的GRAPES_GFSBCC_AGCM异构众核版本,为模式进一步众核应用发展提供了技术基础。

    (3)项目研究成果在一段时期内,可为气象高性能计算异构众核系统建设提供科技支撑。

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