[发明专利]射线水声传播模型的多核并行方法

权利要求书

1.一种射线水声传播模型的多核并行方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，采用性能分析工具对射线水声模型串行代码进行分析，寻找射线水声模型串行计算中的热点函数，根据热点函数占总执行时间比例，利用并行理论，对并行加速比进行评估分析；

步骤2，对射线模型热点函数开展并行性分析，面向多核CPU计算架构，设计多核粗粒度并行策略；

步骤3，针对射线水声模型热点函数，采用OpenMP并行编程模型实现射线水声模型的多核并行。

2.根据权利要求1所述射线水声传播模型的多核并行方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

1A、选择开源的性能分析工具gprof，对射线水声模型串行代码进行编译，设置-pg的编译选项，选取某个水声场计算算例，运行射线水声模型，通过gprof搜集性能数据；

1B、根据gprof性能分析工具分析结果，统计各个函数的执行时间信息，聚焦热点函数，所述热点函数是指执行时间占主要的函数；

1C、假设射线水声传播模型串行执行的总时间为T，热点函数执行时间为B，则非热点函数执行时间为T-B，假设使用N个CPU对热点函数部分进行并行，则可预估射线水声传播模型的理想加速比：

3.根据权利要求1所述射线水声传播模型的多核并行方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

2A.根据上一步骤并行性分析，结合采用多核并行方法，设计粗粒度多核并行策略，包括将并行应用在射线的循环层，每个线程负责相同数量射线的处理，不同线程之间并行执行，线程内的射线串行地被处理。

4.根据权利要求1所述射线水声传播模型的多核并行方法，其特征在于，步骤3具体步骤包括：

3A.分析并行区域中使用的变量的属性，确定各变量是私有属性还是共享属性，在编译指导语句中注明共享变量以及私有变量；

3B.对于声场的计算，将申请一个共享数组用于保存最终的声场结果，以及为每一个线程申请一个数组用于保存各线程计算的声场结果，当所有线程完成声场计算后，通过主线程将所有线程计算的结果归约到共享数组中。

5.根据权利要求4所述射线水声传播模型的多核并行方法，其特征在于，步骤3A中，对于变量属性的定义基于如下步骤：

1)、对于在射线传播模型的串行实现中的全局共享变量或者数组，若其对在并行执行模式下会对结果产生错误影响，则将其申明为私有变量或数组；

2)、射线模型中的Beam数据结构的Nstep成员变量，需要将其由全局共享变量申明为私有变量；

3)、用于存储射线轨迹中每个点信息的数据结构ray2DPt作为局部的私有变量核数组来处理；

4)、用于保存一条射线内所有的点信息的数组ray2D作为局部的私有变量核数组来处理。