磁约束核聚变粒子网格法(particle in cell,PIC)回旋动理学模拟代码VirtEx具备研究聚变产物Alpha粒子约束及输运的能力,是聚变能实现的关键.Alpha粒子回旋动理学模拟相比电子模拟,访存量更大、更复杂,同时包含非规则访问和原子写操作,...磁约束核聚变粒子网格法(particle in cell,PIC)回旋动理学模拟代码VirtEx具备研究聚变产物Alpha粒子约束及输运的能力,是聚变能实现的关键.Alpha粒子回旋动理学模拟相比电子模拟,访存量更大、更复杂,同时包含非规则访问和原子写操作,对访存性能依赖较高,在面向高计算密度特征的天河新一代超算平台异构处理器MT-3000进行移植及性能优化时具有巨大挑战.考虑到异构加速器架构和PIC算法特性,设计并实施了一些优化方法,如中间变量的即时计算、定制化的软件缓存设计、缓存空间局部性优化、热点函数合并,显著地提高了热点函数的计算访存比.通过中等规模的回旋动理学离子基准算例测试显示了在热点函数Push,Locate,Charge上分别有10.9,13.3,16.2倍的速度提升,同时在扩展性测试中的3840个节点的5898240个加速核上显示了良好的扩展性,并行效率为88.4%.展开更多
基于全超导托卡马克(experimental and advanced superconducting tokamak, EAST)中以电子加热为主的放电试验,使用GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)代码进行线性回旋动理学模拟,研究等离子体参数对捕获电子模(trapped electron mode, T...基于全超导托卡马克(experimental and advanced superconducting tokamak, EAST)中以电子加热为主的放电试验,使用GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)代码进行线性回旋动理学模拟,研究等离子体参数对捕获电子模(trapped electron mode, TEM)线性增长率(γ)的影响。结果表明,γ随电子与离子温度比( T e / T i )和归一化电子温度梯度( R / L T e )的增大而增大,但随着归一化密度梯度( R / L n )的增加而降低。安全因子( q )和磁剪切( s ∧)对TEM线性增长率的影响与归一化半径范围内(ρ<0.4) s ∧值的大小有关。当 s ∧>0.3时,γ随着 q 的增大而增大,随着 s ∧的增大而减小,与简化模型的理论分析一致。然而,当 s ∧<0.3时出现了相反的结果,即γ随 q 的增大而减小,随着 s ∧的增大而增大,其原因可能是较小的 s ∧无法抑制TEM湍流。展开更多
文摘磁约束核聚变粒子网格法(particle in cell,PIC)回旋动理学模拟代码VirtEx具备研究聚变产物Alpha粒子约束及输运的能力,是聚变能实现的关键.Alpha粒子回旋动理学模拟相比电子模拟,访存量更大、更复杂,同时包含非规则访问和原子写操作,对访存性能依赖较高,在面向高计算密度特征的天河新一代超算平台异构处理器MT-3000进行移植及性能优化时具有巨大挑战.考虑到异构加速器架构和PIC算法特性,设计并实施了一些优化方法,如中间变量的即时计算、定制化的软件缓存设计、缓存空间局部性优化、热点函数合并,显著地提高了热点函数的计算访存比.通过中等规模的回旋动理学离子基准算例测试显示了在热点函数Push,Locate,Charge上分别有10.9,13.3,16.2倍的速度提升,同时在扩展性测试中的3840个节点的5898240个加速核上显示了良好的扩展性,并行效率为88.4%.
文摘基于全超导托卡马克(experimental and advanced superconducting tokamak, EAST)中以电子加热为主的放电试验,使用GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)代码进行线性回旋动理学模拟,研究等离子体参数对捕获电子模(trapped electron mode, TEM)线性增长率(γ)的影响。结果表明,γ随电子与离子温度比( T e / T i )和归一化电子温度梯度( R / L T e )的增大而增大,但随着归一化密度梯度( R / L n )的增加而降低。安全因子( q )和磁剪切( s ∧)对TEM线性增长率的影响与归一化半径范围内(ρ<0.4) s ∧值的大小有关。当 s ∧>0.3时,γ随着 q 的增大而增大,随着 s ∧的增大而减小,与简化模型的理论分析一致。然而,当 s ∧<0.3时出现了相反的结果,即γ随 q 的增大而减小,随着 s ∧的增大而增大,其原因可能是较小的 s ∧无法抑制TEM湍流。
