使用 OpenACC 在 GPU 上实现 Gadget3

我们给出了使用 OpenACC 指令对 Gadget3 所有主要模块（引力计算、SPH 密度计算、SPH 流体动力力与热传导）进行 GPU 移植的初步结果。此处我们为每个 MPI 进程分配一块 GPU，并通过重叠 CPU 与 GPU 上的计算来利用主机与加速器的能力：当 GPU 异步计算其 MPI 进程内粒子间相互作用时，CPU 执行树遍历与邻域粒子的 MPI 通信。我们对代码各部分进行性能分析以理解加速的来源，发现由于活跃粒子较少的时间步而未达到峰值加速。我们运行了来自 Magneticum 项目的流体宇宙学模拟，含 $2\cdot10^{7}$ 个粒子，最终总加速比约为 $\approx 2.$。我们还展示了一个仅引力的 OpenACC 移植初步版本的扩展测试结果，该测试在 EuroHack17 活动期间运行，其移植原型在多达 $1024$ 块 GPU 上保持了恒定加速比。