HACC：在顶尖超级计算架构上模拟巡天观测
天体物理仪器与方法
2015-09-02 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
当前和未来对大尺度宇宙结构的巡天观测伴随着海量且复杂的数据流，用以研究、表征并最终理解“暗宇宙”两大组分——暗能量和暗物质背后的物理。此外，这些巡天还探测原初扰动并开展基础测量，例如确定中微子质量总和。宇宙结构形成的大规模模拟在数据解释和提取相关物理信息中起着关键作用。正如巡天仪器在规模和复杂性上持续增长，支撑这些模拟的超级计算机也是如此。本文报告了 HACC（硬件/混合加速宇宙学代码），这是一个近期开发并不断演化的宇宙学 N 体代码框架，旨在高效运行于多样化的计算架构，并可扩展至数百万核心乃至更多。HACC 可在所有当前超级计算机架构上运行，并支持多种编程模型和算法。它已在 Cell 和 GPU 加速系统、标准多核节点集群以及 Blue Gene 系统上进行了大规模验证。HACC 的设计兼顾了易于移植性，同时在最快的可用超级计算机上实现了高水平的持续性能。我们描述了 HACC 的设计理念、底层算法和代码结构，并概述了针对几种特定架构的实现细节。我们展示了迄今为止进行的一些最大规模高分辨率宇宙学模拟的选定精度和性能结果，包括演化超过 3.6 万亿粒子的基准测试。
引用
@article{arxiv.1410.2805,
title = {HACC: Simulating Sky Surveys on State-of-the-Art Supercomputing Architectures},
author = {Salman Habib and Adrian Pope and Hal Finkel and Nicholas Frontiere and Katrin Heitmann and David Daniel and Patricia Fasel and Vitali Morozov and George Zagaris and Tom Peterka and Venkatram Vishwanath and Zarija Lukic and Saba Sehrish and Wei-keng Liao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.2805},
year = {2015}
}
备注
23 pages, 20 figures