發(fā)布時(shí)間：2019-12-02 09:32

【摘要】：隨著并行計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,高性能計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算能力與日俱增。然而,在使用高性能計(jì)算技術(shù)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行模擬求解的過(guò)程中,隨著問(wèn)題規(guī)模的擴(kuò)大,系統(tǒng)峰值性能與并行應(yīng)用的實(shí)測(cè)性能之間的差異也越來(lái)越明顯,也即編程墻問(wèn)題。一方面,并行程序的設(shè)計(jì)與開發(fā)本身就是研究中的難點(diǎn)問(wèn)題;另一方面,對(duì)大規(guī)模并行程序的性能分析相比傳統(tǒng)程序更為復(fù)雜�；诳蚣艿牟⑿虚_發(fā)模式能夠在一定程度上屏蔽并行程序的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),降低用戶開發(fā)并行程序的難度。但是,如何提高該模式所開發(fā)并行應(yīng)用的性能仍是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。本文以大規(guī)模并行CFD開發(fā)為例,對(duì)基于框架的性能分析方法及其關(guān)鍵技術(shù)展開了研究。首先,提出了面向CFD并行開發(fā)框架的多用戶性能分析方法Mu PAM。該方法的核心是面向多用戶的性能分析,尤其是非計(jì)算機(jī)專業(yè)用戶的性能分析。通過(guò)對(duì)參與CFD模擬的用戶進(jìn)行歸納總結(jié),分析了其不同的性能分析需求,設(shè)計(jì)了整體的性能分析框架。然后,基于Mu PAM的思想,給出了其在Open FOAM開源平臺(tái)上的設(shè)計(jì)Mu PAM-OF。針對(duì)Open FOAM開發(fā)框架,詳細(xì)地研究與分析了其平臺(tái)特性,設(shè)計(jì)了包括性能監(jiān)測(cè)、分析以及可視化等三個(gè)功能模塊的性能分析工具M(jìn)u PAM-OF的框架結(jié)構(gòu),給出了面向多用戶的性能數(shù)據(jù)集合的詳細(xì)設(shè)計(jì),并從優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)的角度對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行了分類與整理。接著,在所給的框架基礎(chǔ)上對(duì)Mu PAM-OF的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,并給出了其具體實(shí)現(xiàn)。對(duì)不同性能模塊分別展開了相關(guān)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn):對(duì)監(jiān)測(cè)模塊,采用動(dòng)態(tài)性能探測(cè)技術(shù)對(duì)性能數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,并針對(duì)性能數(shù)據(jù)的優(yōu)化,采取了自定義性能數(shù)據(jù)文件格式等方面的措施;對(duì)性能分析模塊,采用靜態(tài)性能分析的方法分別從系統(tǒng)級(jí)和算法級(jí)對(duì)各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行了分析和量化,給出了實(shí)用的性能評(píng)價(jià)方法;對(duì)可視化模塊,主要采取基于VTK與Para View相結(jié)合的方式予以實(shí)現(xiàn)。最后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Mu PAM-OF的實(shí)用性和可用性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,面向Open FOAM的多用戶性能分析工具M(jìn)u PAM-OF不僅可以成功地對(duì)CFD模擬過(guò)程進(jìn)行性能的監(jiān)測(cè)與展示,還可以定位程序的性能瓶頸,對(duì)大規(guī)模并行CFD模擬的改進(jìn)與優(yōu)化具有實(shí)際意義。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP338.6
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本文編號(hào)：2568723