基于神威平臺(tái)的格點(diǎn)QCD數(shù)值模擬計(jì)算的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化
發(fā)布時(shí)間:2021-10-06 15:54
格點(diǎn)QCD(Lattice quantum chromodynamics)是用格點(diǎn)量子場(chǎng)論研究量子色動(dòng)力學(xué)(quantum chromodynamics)的一種主流非微擾理論計(jì)算方法。它通過將場(chǎng)變量定義在四維網(wǎng)格中并進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,測(cè)量由夸克與膠子構(gòu)成的物理量。格點(diǎn)QCD數(shù)值模擬計(jì)算對(duì)網(wǎng)格中每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行迭代計(jì)算,來求解關(guān)鍵量:四維網(wǎng)格中夸克的傳播振幅。格點(diǎn)QCD數(shù)值模擬計(jì)算屬于高性能計(jì)算,其性能熱點(diǎn)為dslash計(jì)算。四維空間中的點(diǎn)在dslash計(jì)算中要進(jìn)行頻繁的通信與計(jì)算,因此格點(diǎn)QCD數(shù)值模擬計(jì)算需要大量計(jì)算資源,通常在大規(guī)模超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。國產(chǎn)超算平臺(tái)“神威·太湖之光”是世界上首臺(tái)峰值性能超過100PFlops的超級(jí)計(jì)算機(jī),已有許多高性能應(yīng)用在神威平臺(tái)上進(jìn)行了移植優(yōu)化并取得了很好的效果,并連續(xù)兩年奪得高性能應(yīng)用領(lǐng)域杰出獎(jiǎng)項(xiàng)——戈登貝爾獎(jiǎng)。由于神威平臺(tái)片上異構(gòu)設(shè)備異于常用的x86同構(gòu)處理器或GPU異構(gòu)加速卡,現(xiàn)有的格點(diǎn)QCD數(shù)值模擬計(jì)算程序無法直接在神威平臺(tái)的從核陣列中使用。本文首次在神威平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化了格點(diǎn)QCD數(shù)值模擬計(jì)算。本文重點(diǎn)從格點(diǎn)QCD數(shù)值模擬計(jì)算在“神威·太湖之光...
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:88 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1?2018年6月超算榜單??
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]神威太湖之光上OpenFOAM的移植與優(yōu)化[J]. 孟德龍,文敏華,韋建文,林新華. 計(jì)算機(jī)科學(xué). 2017(10)
[2]基于申威眾核處理器的混合并行遺傳算法[J]. 趙瑞祥,鄭凱,劉垚,王肅,劉艷,沈煥學(xué),周謙豪. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2017(09)
[3]基于神威太湖之光的NAMD軟件的移植與優(yōu)化[J]. 姚文軍,陳俊仕,蘇志超,余洋,廖陳志,安虹. 計(jì)算機(jī)工程與科學(xué). 2017(06)
[4]面向神威·太湖之光的PETSc可擴(kuò)展異構(gòu)并行算法及其性能優(yōu)化[J]. 洪文杰,李肯立,全哲,陽王東,李克勤,郝子宇,謝向輝. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2017(09)
[5]面向SIMD向量化的循環(huán)優(yōu)化技術(shù)研究[J]. 高偉,徐金龍,孫回回,李敏. 信息工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[6]The Sunway Taihu Light supercomputer:system and applications[J]. Haohuan FU,Junfeng LIAO,Jinzhe YANG,Lanning WANG,Zhenya SONG,Xiaomeng HUANG,Chao YANG,Wei XUE,Fangfang LIU,Fangli QIAO,Wei ZHAO,Xunqiang YIN,Chaofeng HOU,Chenglong ZHANG,Wei GE,Jian ZHANG,Yangang WANG,Chunbo ZHOU,Guangwen YANG. Science China(Information Sciences). 2016(07)
[7]一種面向高性能計(jì)算的自主眾核處理器結(jié)構(gòu)[J]. 鄭方,許勇,李宏亮,謝向輝,陳左寧. 中國科學(xué):信息科學(xué). 2015(04)
[8]面向高性能計(jì)算的眾核處理器結(jié)構(gòu)級(jí)高能效技術(shù)[J]. 鄭方,張昆,鄔貴明,高紅光,唐勇,呂暉,過鋒,李宏亮,謝向輝,陳左寧. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2014(10)
[9]面向異構(gòu)眾核從核的數(shù)學(xué)函數(shù)庫訪存優(yōu)化方法[J]. 許瑾晨,郭紹忠,黃永忠,王磊. 計(jì)算機(jī)科學(xué). 2014(06)
[10]生物大分子的分子動(dòng)力學(xué)模擬過程在百萬億次集群上的部署優(yōu)化[J]. 潘龍強(qiáng),耿存亮,慕宇光,劉鑫,胡毅,潘景山,周亞濱,龔斌,王祿山. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版). 2012(07)
碩士論文
[1]HPCG在多核/眾核平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化[D]. 廖陳志.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[2]神威·太湖之光上數(shù)據(jù)流編程模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 蘇志超.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]面向申威眾核架構(gòu)的GROMACS并行實(shí)現(xiàn)與性能優(yōu)化[D]. 余洋.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
本文編號(hào):3420319
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:88 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1?2018年6月超算榜單??
?第2章相關(guān)技術(shù)??圖如圖2.2所示:??M?iB?Memory?.Main?SUmory??.?I?,?.?????.J?二?^??i1?j?ummm??:1?1?—?1??m,,Lm?1?;?…丄…I?:?P'????J?;Tr ̄-';;^?::':|_p;.q??MFE?…二二?MPE?/?(R7,C〇)M?(R7,CI>?^?(R7,C2)?i-???-?(R7,C7)?>-???CPE?ciusier?CPE?caster?/??(…、[:觀湘?<?(.i?叫1湘?/?:?:?:? ̄T"?????r——f?f—?f?????1?V??'J:::;1'?::?????/?(R2,C0)?(R2,C。?(R2,C2)m?-?????(R2,C7)?r??SI?—?-?No<????__________?'?■?一.??¥??■?/?F^\'?r^s??*????/?(RMTO)?1?(R1,CU???(R1,C2>、.????(R1,C7)??—L__?__?l—1?L—J??CPE?cl?i*ter?CPE?closler??MFE?H-flfffti?MPC?HtttH?十?1??L^rtttn?^rtrt…t;?(R〇
主核負(fù)責(zé)計(jì)算、通信或I/O等操作;主從動(dòng)態(tài)并行模式是針對(duì)任務(wù)并行程序,??由主核對(duì)任務(wù)進(jìn)行調(diào)度,從核負(fù)責(zé)任務(wù)計(jì)算并回寫計(jì)算結(jié)果。四種主從計(jì)算模式??如圖2.3所示:?? ̄ ̄main(t?main() ̄??核心段A?亡閑?核心段A?空閑??(計(jì)算/通?IS/IO)?(計(jì)?K/iift/ro)??加速核心Kb到從核??2閑?=;)?核心段“協(xié)麵??執(zhí)行完畢返回??核心段C?空閑?核心段C?空閑??(計(jì)算/通倍/|〇>?I?(計(jì)算/通館/丨〇>?I??主從加速并行?主從協(xié)同并彳??主核?從核?主核?從檳?? ̄main()?main(} ̄??…??I??(計(jì)算/▲館/|〇〉?空閑?)??加■心段B到從棧??計(jì)一?S?s??。??核心段c?空閑??撕。ū叮?〇>:,??主核’主從異步并行從核?挪?主從動(dòng)態(tài)并g核???圖2.3主從計(jì)算四種模式示意圖??14??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]神威太湖之光上OpenFOAM的移植與優(yōu)化[J]. 孟德龍,文敏華,韋建文,林新華. 計(jì)算機(jī)科學(xué). 2017(10)
[2]基于申威眾核處理器的混合并行遺傳算法[J]. 趙瑞祥,鄭凱,劉垚,王肅,劉艷,沈煥學(xué),周謙豪. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2017(09)
[3]基于神威太湖之光的NAMD軟件的移植與優(yōu)化[J]. 姚文軍,陳俊仕,蘇志超,余洋,廖陳志,安虹. 計(jì)算機(jī)工程與科學(xué). 2017(06)
[4]面向神威·太湖之光的PETSc可擴(kuò)展異構(gòu)并行算法及其性能優(yōu)化[J]. 洪文杰,李肯立,全哲,陽王東,李克勤,郝子宇,謝向輝. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2017(09)
[5]面向SIMD向量化的循環(huán)優(yōu)化技術(shù)研究[J]. 高偉,徐金龍,孫回回,李敏. 信息工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[6]The Sunway Taihu Light supercomputer:system and applications[J]. Haohuan FU,Junfeng LIAO,Jinzhe YANG,Lanning WANG,Zhenya SONG,Xiaomeng HUANG,Chao YANG,Wei XUE,Fangfang LIU,Fangli QIAO,Wei ZHAO,Xunqiang YIN,Chaofeng HOU,Chenglong ZHANG,Wei GE,Jian ZHANG,Yangang WANG,Chunbo ZHOU,Guangwen YANG. Science China(Information Sciences). 2016(07)
[7]一種面向高性能計(jì)算的自主眾核處理器結(jié)構(gòu)[J]. 鄭方,許勇,李宏亮,謝向輝,陳左寧. 中國科學(xué):信息科學(xué). 2015(04)
[8]面向高性能計(jì)算的眾核處理器結(jié)構(gòu)級(jí)高能效技術(shù)[J]. 鄭方,張昆,鄔貴明,高紅光,唐勇,呂暉,過鋒,李宏亮,謝向輝,陳左寧. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2014(10)
[9]面向異構(gòu)眾核從核的數(shù)學(xué)函數(shù)庫訪存優(yōu)化方法[J]. 許瑾晨,郭紹忠,黃永忠,王磊. 計(jì)算機(jī)科學(xué). 2014(06)
[10]生物大分子的分子動(dòng)力學(xué)模擬過程在百萬億次集群上的部署優(yōu)化[J]. 潘龍強(qiáng),耿存亮,慕宇光,劉鑫,胡毅,潘景山,周亞濱,龔斌,王祿山. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版). 2012(07)
碩士論文
[1]HPCG在多核/眾核平臺(tái)上的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化[D]. 廖陳志.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[2]神威·太湖之光上數(shù)據(jù)流編程模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 蘇志超.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[3]面向申威眾核架構(gòu)的GROMACS并行實(shí)現(xiàn)與性能優(yōu)化[D]. 余洋.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
本文編號(hào):3420319
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