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POP海洋模式在四核至强集群上的并行计算 被引量:6
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作者 张理论 赵军 +1 位作者 吴建平 宋君强 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第5期189-192,共4页
分析了POP海洋模式原理、离散方法。在四核至强集群上,研究分析POP模式中计算局部块技术和平衡并行数据剖分及其对模式性能的影响。针对模式的通信性能瓶颈,采用聚合通信优化技术。研究结果表明局部块技术和数据剖分方式对于POP模式并... 分析了POP海洋模式原理、离散方法。在四核至强集群上,研究分析POP模式中计算局部块技术和平衡并行数据剖分及其对模式性能的影响。针对模式的通信性能瓶颈,采用聚合通信优化技术。研究结果表明局部块技术和数据剖分方式对于POP模式并行性能影响显著;通过通信聚合优化,POP模式在四核集群上性能获得明显提升。 展开更多
关键词 pop海洋模式 四核集群 并行计算
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海洋环流数值模式POP的GPU并行优化 被引量:3
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作者 郭松 窦勇 雷元武 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期147-153,共7页
POP是一种全球海洋环流模式,广泛应用于海洋研究和气候预测。但是,随着模式分辨率的提高,POP对计算能力的需求呈几何级数增长,从而限制了POP模式的发展。本文在分析POP原理和特征的基础上,采用CUDA Fortran编程模型将POP模式移植到GPU... POP是一种全球海洋环流模式,广泛应用于海洋研究和气候预测。但是,随着模式分辨率的提高,POP对计算能力的需求呈几何级数增长,从而限制了POP模式的发展。本文在分析POP原理和特征的基础上,采用CUDA Fortran编程模型将POP模式移植到GPU平台上,并采用了网格块间并行和网格块内并行相结合的多层次并行实现全局存储器合并访问,减少局部存储器的使用,利用寄存器提高数据重用度和增大GPU端代码以减少CPU与GPU间的通信等优化策略。实验结果表明,与运行在Intel Xeon X56756核处理器上的串行程序和6进程并行程序相比,GPUPOP可以分别获得8.47倍和1.5倍的加速效果。 展开更多
关键词 CUDA GPU pop模式 GPUpop CUDA FORTRAN
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基于大洋钻探计划的年龄—深度模型对比研究
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作者 龚成 张鹏程 +1 位作者 韩卿臣 马超 《沉积学报》 北大核心 2025年第5期1874-1896,共23页
【目的】年龄—深度模型在地质历史重建、地层对比与古气候研究中具有核心作用,但针对不同地质背景选择最优模型仍存在不确定性。为提升全球尺度沉积历史时间框架的精度,并解决多源异构数据整合的难题,通过整合全球大洋钻探计划自1968... 【目的】年龄—深度模型在地质历史重建、地层对比与古气候研究中具有核心作用,但针对不同地质背景选择最优模型仍存在不确定性。为提升全球尺度沉积历史时间框架的精度,并解决多源异构数据整合的难题,通过整合全球大洋钻探计划自1968年以来获取的年代学数据,对560个岩心数据的年龄信息进行标准化处理,以增强跨地区与跨数据库的可比性。【方法】基于标准化数据,分别采用线性拟合、多项式拟合、Clam、Bacon、Undatable和Bchron等6种方法构建年龄—深度关系模型,并建立多维评估体系,利用地层叠覆率分析与均方根误差(RMSE)等指标,对各模型在精度、稳定性以及沉积速率变化和异常数据处理能力等方面进行系统比较。【结果】非贝叶斯模型(线性拟合、多项式拟合、Clam)在沉积速率均匀条件下表现较好,但在应对沉积间断与异常值方面存在不足;贝叶斯模型(Bacon、Bchron、Undatable)能够有效剔除异常值并精确模拟沉积速率变化,其中Bchron在精确度、稳定性及对大洋钻探数据的适应性方面综合表现最佳。【结论】全球大洋钻探数据的标准化整合不仅能显著提升年龄—深度模型的可比性与精度,还为未来模型参数优化、测年精度提升及其在全球地层对比与古地理重建中的应用奠定了坚实的方法基础。 展开更多
关键词 大洋钻探计划 年龄—深度模型 数据标准化 贝叶斯统计
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基于ESMF的POP海洋模式组件化设计与并行方法研究
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作者 叶斯 栾钟治 +2 位作者 谭超 王兰宁 钱德沛 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1041-1049,共9页
针对目前海洋模式开发存在的移植、更新和相同功能代码重用困难的问题,对海洋模式的功能分解及组件化封装进行了研究,设计了一套基于地球系统建模框架(ESMF)的组件化与并行化方法,并将其应用在并行海洋模式POP上,构建了一种新的... 针对目前海洋模式开发存在的移植、更新和相同功能代码重用困难的问题,对海洋模式的功能分解及组件化封装进行了研究,设计了一套基于地球系统建模框架(ESMF)的组件化与并行化方法,并将其应用在并行海洋模式POP上,构建了一种新的组件化海洋模式。对新模式的测试结果表明,上述方法能在保证模式正确性的基础上实现模式的可复用性与可维护性,并且能在一定程度上提高模式的运行效率。 展开更多
关键词 并行海洋模式(pop) 地球系统建模框架(ESMF) 海洋模式 组件化
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海洋环流模式的并行I/O优化研究
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作者 李云龙 祝子杰 +4 位作者 孟祥飞 朱小谦 林鹏飞 刘海龙 李庚 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第17期263-271,共9页
极端气象日益加剧,严重影响人类的生产生活。如何有效应对未来极端环境变化,更关乎国际竞争。因此,发展高精度高分辨率的地球系统模式推动气候变化研究至关重要。随着模式精度和分辨率的不断提高,I/O性能已成为制约模式计算效率和可扩... 极端气象日益加剧,严重影响人类的生产生活。如何有效应对未来极端环境变化,更关乎国际竞争。因此,发展高精度高分辨率的地球系统模式推动气候变化研究至关重要。随着模式精度和分辨率的不断提高,I/O性能已成为制约模式计算效率和可扩展性的瓶颈。选取典型的海洋环流模式LICOM3作为研究对象,基于天河HPC系统,详细测试和分析了模式的I/O逻辑过程,发现在3K进程规模下I/O可占整体运行时间一半以上,是限制模式计算性能的关键因素。为此,设计并实现了主要输出过程的MPI-IO并行优化方案,显著提升了模式运行效率,基本解决了模式I/O瓶颈。测试结果表明,MPI-IO并行优化方案将输出时间占比从48.58%降到2.44%,将输出带宽提升到6.21 GB/s,约是原程序的14倍。此外,进一步分析了影响并行I/O性能的因素,以期为相关工作提供参考和指导。 展开更多
关键词 并行I/O优化 海洋环流模式 MPI-IO
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基于NEMO的全球海洋环境预报模式在超算集群的计算性能优化 被引量:4
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作者 王延强 张宇 +2 位作者 林波 王豹 仉天宇 《海洋预报》 北大核心 2018年第3期41-47,共7页
通过业务流程设计、数据获取、计算环境搭建,在国家超级计算广州中心"天河二号"超级计算机系统上成功建立了基于NEMO的全球海洋环境预报模式。详细测试了CPU、内存和网络等性能,实验结果表明:基于NEMO的全球海洋环境预报模式... 通过业务流程设计、数据获取、计算环境搭建,在国家超级计算广州中心"天河二号"超级计算机系统上成功建立了基于NEMO的全球海洋环境预报模式。详细测试了CPU、内存和网络等性能,实验结果表明:基于NEMO的全球海洋环境预报模式在"天河二号"上取得了优越的计算性能,合理地利用了计算资源,并具有良好的可拓展性,能够达到业务化运行的时效。 展开更多
关键词 NEMO 海洋预报 海洋模式 并行计算
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海洋模式中Boussinesq近似误差讨论 被引量:5
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作者 蔡怡 宋学家 于卫东 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期121-126,共6页
根据全球增暖的特点,设计了一个理想的数值试验方案,用BoussinesqPOP海洋模式和改进的非BoussinesqPOP海洋模式定量讨论了Bousiinesq近似在海洋模式计算中的误差。结果发现,在只有热力驱动的热力环流背景下,由热膨胀引起的海平面上升在... 根据全球增暖的特点,设计了一个理想的数值试验方案,用BoussinesqPOP海洋模式和改进的非BoussinesqPOP海洋模式定量讨论了Bousiinesq近似在海洋模式计算中的误差。结果发现,在只有热力驱动的热力环流背景下,由热膨胀引起的海平面上升在水平方向上是基本均匀的,在所给的初始边界条件下,这种由Boussinesq近似引起的最大海平面误差可以达到59%,在BoussinesqPOP模式中,热源中心处的海面高度要远小于由非Boussinesq模式计算的海面高度,而其周围有虚假的海面高度下降;在只有加热引起的热盐环流过程中,当模式作了Boussinesq假设以后,计算的经向和纬向垂直环流都会产生虚假的加强,虽然这种误差只是在1%左右;在Bousiinesq近似假定下,热量经向通量在赤道上垂直剖面的积分误差比质量经向通量在赤道上垂直剖面的积分误差大一个量级;非Boussinesq模式计算的气压梯度所做功的垂向分布在3000m以下是有波动的,而Boussinesq模式计算的气压梯度所做功的垂向分布在3000m以下基本上是均匀的,它的误差在10%以上。 展开更多
关键词 Boussinesq近似 非Boussinesq近似pop海洋模式 海平面
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基于MPI的OBC三维多波多分量地震观测正演模拟并行算法实现 被引量:5
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作者 周丽 顾汉明 +3 位作者 成景旺 刘春成 刘志斌 杨小春 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期665-674,共10页
针对海上OBC三维地震观测正演数值模拟的海量计算需求,研究并实现了基于信息传递接口(Message Passing Interface,MPI)并行平台的交错网格有限差分数值模拟并行算法。该算法能够以三维任意偶阶空间精度从X,Y和Z3个方向同时实现并行运算... 针对海上OBC三维地震观测正演数值模拟的海量计算需求,研究并实现了基于信息传递接口(Message Passing Interface,MPI)并行平台的交错网格有限差分数值模拟并行算法。该算法能够以三维任意偶阶空间精度从X,Y和Z3个方向同时实现并行运算,可以任意选择空间并行计算方向以及并行计算的进程个数。在算法实现过程中,引入了进程坐标系的概念,使得每一个参与计算的进程对应一个进程坐标,通过进程坐标来判断边界条件的使用;同时引入虚拟进程以方便模型边界处的数据交换。通过层状模型采用不同计算进程个数的正演计算验证了该并行算法的可行性和运行效率;最后对海上某靶区三维地质模型进行了Patch观测系统下的多波多分量地震观测正演并行模拟。 展开更多
关键词 OBC观测 多波多分量地震勘探 MPI 进程坐标系 并行模拟
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LICOM3.0海洋模式中太平洋北赤道逆流的模拟偏差分析 被引量:2
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作者 孙志阔 刘海龙 +2 位作者 林鹏飞 于子棚 李逸文 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第3期591-600,共10页
本文用CORE-IAF(Coordinated Ocean-ice Reference Experiments–Interannual Forcing)外强迫场分别强迫LICOM3(LASG/IAP Climate System Ocean Model Version 3)和POP2(Parallel Ocean Program version 2)两个海洋模式,并分析了这两个... 本文用CORE-IAF(Coordinated Ocean-ice Reference Experiments–Interannual Forcing)外强迫场分别强迫LICOM3(LASG/IAP Climate System Ocean Model Version 3)和POP2(Parallel Ocean Program version 2)两个海洋模式,并分析了这两个模式中太平洋北赤道逆流(NECC)的模拟结果。我们发现LICOM3和POP2模拟的NECC强度均弱于实测,这和Sun et al.(2019)的研究结果一致,也进一步证明了海洋模式中NECC偏弱是CORE-IAF外强迫场造成的,海表风应力及对应的风应力旋度是海洋模式准确模拟NECC的最主要因子。同时,我们也分析了NECC的模拟在动力机制上的差别,这里的动力强迫项包括风应力项、平流项和余项。我们发现模式的外强迫场虽然相同,但是两个模式中各动力强迫项(风应力项、平流项和余项)对NECC模拟的影响并不完全相同。 展开更多
关键词 太平洋北赤道逆流 LICOM3(LASG/IAP Climate System ocean model Version 3)海洋模式 pop2(parallel ocean program version 2)海洋模式 CORE-IAF强迫场(Coordinated ocean-ice ReferenceExperiments–Interannual Forcing)
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T63全球海气耦合预报模式的并行计算 被引量:1
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作者 张天刚 徐金秀 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2004年第25期193-195,共3页
介绍了基于T63全球海气耦合业务预报模式的特点及基本原理,在分析了它的基本流程及串行运行时间的基础上,针对其巨大的计算量以及数据流特点,提出了基于纬圈并行的并行方案,并对I/O作了比较有效的优化,在神威并行机上实现后,在8处理器... 介绍了基于T63全球海气耦合业务预报模式的特点及基本原理,在分析了它的基本流程及串行运行时间的基础上,针对其巨大的计算量以及数据流特点,提出了基于纬圈并行的并行方案,并对I/O作了比较有效的优化,在神威并行机上实现后,在8处理器时取得了较好的效果,最大可扩展至48处理器。 展开更多
关键词 大气模式 海洋模式 海气耦合模式 空间转换 并行算法 数据分布
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基于“神威·太湖之光”的区域海洋模式并行优化 被引量:11
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作者 吴琦 倪裕芳 黄小猛 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1556-1566,共11页
海洋模式作为地球数值模拟中重要的组成模块,在很多领域都起到了至关重要的作用,不仅是研究海洋、河口和海岸不可或缺的科研手段,基于海洋模式搭建的预报系统还能够实时预测台风、海啸等现象.为了模拟更细粒度的海洋变化,海洋模式朝着... 海洋模式作为地球数值模拟中重要的组成模块,在很多领域都起到了至关重要的作用,不仅是研究海洋、河口和海岸不可或缺的科研手段,基于海洋模式搭建的预报系统还能够实时预测台风、海啸等现象.为了模拟更细粒度的海洋变化,海洋模式朝着更高的分辨率和更多的物理参数化方案发展,一般的计算机已无法满足其需求.随着散热和功耗成为通用处理器的主要瓶颈,多核、众核以及由此导致的异构已成为下一代超级计算机的发展趋势,这也为发展高分辨率海洋模式提供了坚实的基础平台.基于国产超级计算机“神威·太湖之光”,利用其异构众核体系结构的优势对普林斯顿海洋模式(Princeton ocean model, POM)进行移植和优化,从而充分发挥了国产异构众核平台的特点和优势.基于神威的高分辨率海洋模式swPOM(Sunway Princeton ocean model)在主从核协作下运行效率达到纯主核的13倍,是通用Intel平台的2.8倍左右,可扩展到25万核上运行,为实时预报系统提供了保障. 展开更多
关键词 普林斯顿海洋模式 高分辨率 神威太湖之光 异构 并行优化
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