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基于Intel MIC架构的3D有限差分算法优化
1
作者
郝鑫
郭绍忠
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2017年第5期26-32,共7页
有限差分算法是一种基于偏微分方程的数值离散方法,被广泛应用于弹性波传播问题的数值模拟中。该算法访存跨度大、计算密度高、CPU利用率低,这在实际应用中成为了性能瓶颈。针对上述问题,在详析3D有限差分算法(3DFD)的基础上,基于Intel ...
有限差分算法是一种基于偏微分方程的数值离散方法,被广泛应用于弹性波传播问题的数值模拟中。该算法访存跨度大、计算密度高、CPU利用率低,这在实际应用中成为了性能瓶颈。针对上述问题,在详析3D有限差分算法(3DFD)的基础上,基于Intel MIC架构,采用三步递进法对其进行优化:首先,通过分支消除、循环展开、不变量外提等基本优化法削减计算强度并为向量化扫除障碍;然后,通过分析数据依赖及循环分块,使用向量指令集改写核心算法等并行优化法,充分利用MIC协处理器多线程、长向量的机制;最后,在异构众核平台(CPU+MIC:Many Integrated Cores)下通过数据传输最小化、负载均衡等异构协同优化法实现CPU和MIC的并行计算。实验验证,与原有算法相比,优化后的算法在异构平台上获得了50~120倍的加速。
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关键词
有限差分算法
mic架构
向量化
异构协同
并行计算
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职称材料
BCC_AGCM_T106在Intel众核上混合异构编程与优化研究
被引量：
4
2
作者
方宝辉
徐金秀
+1 位作者
魏敏
周明忠
《计算机科学与探索》
CSCD
北大核心
2015年第9期1093-1099,共7页
气象数值模式是天气预报和气候预测的基本工具和方法,随着技术的发展,模式分辨率有了大幅的提高,分辨率的提升使得计算量呈指数倍的增大,然而气候气象预报的时效性对并行程序的设计与计算平台的性能都提出了更高的要求。以气候模式T106...
气象数值模式是天气预报和气候预测的基本工具和方法,随着技术的发展,模式分辨率有了大幅的提高,分辨率的提升使得计算量呈指数倍的增大,然而气候气象预报的时效性对并行程序的设计与计算平台的性能都提出了更高的要求。以气候模式T106为研究案例,以Intel®Xeon®Phi TM为实验平台,探索混合异构编程与优化的可行性,实现了CPU端MPI(message passing interface)+MIC(many integrated core)端Open MP的混合异构编程,充分继承原始代码的MPI级并行,节约了开发成本。以两个CPU进程和一块MIC卡为例来测试性能数据,结果显示随着MIC卡上的线程数增多,气候模式T106核心段在MIC上加速明显,但相对于未使用MIC的纯MPI程序加速效果并不明显,这主要是由于T106核心段计算量不足而MIC卡与主机端数据交换较多造成的。
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关键词
气候模式T106
mic架构
混合异构编程
Offload模式
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职称材料
题名
基于Intel MIC架构的3D有限差分算法优化
1
作者
郝鑫
郭绍忠
机构
数学工程与先进计算国家重点实验室
出处
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2017年第5期26-32,共7页
文摘
有限差分算法是一种基于偏微分方程的数值离散方法,被广泛应用于弹性波传播问题的数值模拟中。该算法访存跨度大、计算密度高、CPU利用率低,这在实际应用中成为了性能瓶颈。针对上述问题,在详析3D有限差分算法(3DFD)的基础上,基于Intel MIC架构,采用三步递进法对其进行优化:首先,通过分支消除、循环展开、不变量外提等基本优化法削减计算强度并为向量化扫除障碍;然后,通过分析数据依赖及循环分块,使用向量指令集改写核心算法等并行优化法,充分利用MIC协处理器多线程、长向量的机制;最后,在异构众核平台(CPU+MIC:Many Integrated Cores)下通过数据传输最小化、负载均衡等异构协同优化法实现CPU和MIC的并行计算。实验验证,与原有算法相比,优化后的算法在异构平台上获得了50~120倍的加速。
关键词
有限差分算法
mic架构
向量化
异构协同
并行计算
Keywords
Finite difference algorithm,
mic
architecture, SIMD, Heterogeneous cooperation, Parallel computation
分类号
TP301 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
BCC_AGCM_T106在Intel众核上混合异构编程与优化研究
被引量：
4
2
作者
方宝辉
徐金秀
魏敏
周明忠
机构
江南计算技术研究所
国家气象信息中心
清华大学地球系统科学研究中心
出处
《计算机科学与探索》
CSCD
北大核心
2015年第9期1093-1099,共7页
基金
国家重点基础研究发展规划(973计划)No.2014CB744100
国家高技术研究发展计划(863计划)No.2012AA01A306
财政部/科技部公益类行业专项No.GYHY201306062~~
文摘
气象数值模式是天气预报和气候预测的基本工具和方法,随着技术的发展,模式分辨率有了大幅的提高,分辨率的提升使得计算量呈指数倍的增大,然而气候气象预报的时效性对并行程序的设计与计算平台的性能都提出了更高的要求。以气候模式T106为研究案例,以Intel®Xeon®Phi TM为实验平台,探索混合异构编程与优化的可行性,实现了CPU端MPI(message passing interface)+MIC(many integrated core)端Open MP的混合异构编程,充分继承原始代码的MPI级并行,节约了开发成本。以两个CPU进程和一块MIC卡为例来测试性能数据,结果显示随着MIC卡上的线程数增多,气候模式T106核心段在MIC上加速明显,但相对于未使用MIC的纯MPI程序加速效果并不明显,这主要是由于T106核心段计算量不足而MIC卡与主机端数据交换较多造成的。
关键词
气候模式T106
mic架构
混合异构编程
Offload模式
Keywords
BCC_AGCM_T106
mic
architecture
hybrid programming
Offload pattern
分类号
TP332 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于Intel MIC架构的3D有限差分算法优化
郝鑫
郭绍忠
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2017
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
BCC_AGCM_T106在Intel众核上混合异构编程与优化研究
方宝辉
徐金秀
魏敏
周明忠
《计算机科学与探索》
CSCD
北大核心
2015
4
在线阅读
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职称材料
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