天气研究与预报模型与 DPRI 大涡模拟器在 GPU 加速多核系统上的城市流场模型耦合
分布式、并行与集群计算
2015-04-10 v1
摘要
在本报告中，我们提出了一种面向搭载 OpenCL 兼容加速器的共享内存多核系统的新型模型耦合方法，我们称之为格拉斯哥模型耦合框架（The Glasgow Model Coupling Framework, GMCF）。我们讨论了 GMCF 原型的实现及其在耦合天气研究与预报模型（WRF）与 DPRI 开发的 OpenCL 加速城市流场大涡模拟器（LES）中的应用。本工作的第一阶段涉及 LES 的 OpenCL 移植。OpenCL 移植所采用的方法是自动分析与代码生成以及基于规则的手动并行化的组合。在评估阶段，非 OpenCL 的 LES 代码分别使用 gfortran、fort 和 pgfortran 编译，每次均启用自动并行化和自动向量化。OpenCL 加速版 LES 在 NVIDIA GeForce GTX 480 GPGPU 上相比在 12 核 Intel Xeon E5-2640 上运行原始代码的最快可能编译版本实现了 7 倍加速。本工作的第二阶段，我们构建了格拉斯哥模型耦合框架，并成功利用它将一个 OpenMP 并行化的 WRF 实例与一个在 GPGPU 上运行 LES 代码的 OpenCL LES 实例进行耦合。该系统仅需对原始代码进行极少的修改。报告讨论了本工作的动机、目标、方法和实现细节。
引用
@article{arxiv.1504.02264,
title = {Model Coupling between the Weather Research and Forecasting Model and the DPRI Large Eddy Simulator for Urban Flows on GPU-accelerated Multicore Systems},
author = {Wim Vanderbauwhede},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.02264},
year = {2015}
}
备注
This work was conducted during a research visit at the Disaster Prevention Research Institute of Kyoto University, supported by an EPSRC Overseas Travel Grant, EP/L026201/1