[发明专利]一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法

说明书

本发明公开一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法，包括以下步骤：S1、查找、确认并分析海洋模式中的热点函数，找出热点函数的特点；S2、根据S1中的分析结果，找出排名前三的热点函数都是属于计算密集型、不涉及数据相关性、但存在跨步访存问题的函数；S3、对S2中获得的热点函数的计算部分，利用循环段程序重构，将跨步访存变为连续访存；S4、利用编译指示语句对循环段进行众核优化，将循环段计算任务分发到不用的众核上；S5、对编译指示语句进行调优，通过多轮对比测试，作为最终的优化版本，可供模式其他算例使用。本发明在提升主核访存性能的同时，也有利于从核进行灵活的分块和合并等操作，还可以达到众核加速的效果。

技术领域

本发明涉及一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法，属于众核优化技术领域。

背景技术

ROMS（Regional Ocean Modeling System）是一个开源的三维区域海洋模型，由Rutgers大学海洋与海岸科学研究所与UCLA两校共同研究开发，功能强大，被广泛应用于海洋及河口地区的水动力及水环境模拟，可以模拟不同尺度的运动，如全球尺度的环流运动、中尺度的水位与流场变化，也可以计算小尺度内波、混合等过程。

ROMS模式是在垂向静压近似和Boussinesq假设下，按照有限差分近似求自由表面Reynolds（雷诺数）平均的原始Navier-Stokes方程。模型在水平方向使用正交曲线网格，垂向采用地形拟合的可伸缩坐标系统（S坐标系），并针对不同应用提供多种垂向转换函数和拉伸函数。

作为开源软件，ROMS的并行只在MPI层实现，在更高精度前提下，仅仅依靠MPI不能满足时效性的要求，需要发挥异构众核的强大计算能力来满足对性能的提升需求。

气象类课题都面临时效性的问题，ROMS海洋模式也不例外。随着网格分辨率的提升，计算量呈指数倍地增加，为了在更短的时间内，获得更多的结果数据，单纯依靠增大进程规模已经不能满足课题的实际需求，需要在众核层面进行进一步的优化来满足实际需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法，其在提升主核访存性能的同时，也有利于从核进行灵活的分块和合并等操作，还可以达到众核加速的效果。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法，包括以下步骤：

S1、利用热点函数工具和手动插装相结合的方法查找、确认并分析海洋模式中的热点函数，找出热点函数的特点，包括：计算密集型或者通信密集型，访存是否连续，I/O特点和大小，是否涉及数据相关性；

S2、根据S1中的分析结果，找出排名前三的热点函数都是属于计算密集型、不涉及数据相关性、但存在跨步访存问题的函数；

S3、对S2中获得的热点函数的计算部分，利用循环段程序重构，将跨步访存变为连续访存；

S4、利用编译指示语句对循环段进行众核优化，将循环段计算任务分发到不用的众核上；

S5、对编译指示语句进行调优，通过多轮对比测试，确定加速效果最好的语句组合，作为最终的优化版本，可供模式其他算例使用。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法，通过对热点函数中循环段的程序重构，在提升主核访存性能的同时，也有利于从核进行灵活的分块和合并等操作，还可以达到众核加速的效果。

附图说明

附图1为本发明一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法的流程示意图。

具体实施方式

实施例：本发明提供一种针对海洋模式ROMS众核优化的方法，具体包括以下步骤：