使用OpenACC指令重构MPS/芝加哥大学辐射磁流体（MURaM）模型以实现GPU/CPU性能可移植性
空间物理
2021-07-20 v1 计算工程、金融与科学
数学软件
摘要
MURaM（Max Planck University of Chicago Radiative MHD）代码是一个太阳大气辐射磁流体力学模型，已广泛应用于从宁静到活动太阳的太阳现象，包括耀斑和日冕物质抛射等爆发事件。其物理处理足够真实，可合成从可见光到极紫外和X射线的辐射，这对于与现有和未来多波长观测的详细比较至关重要。该组件关键依赖于MURaM的辐射传输求解器（RTS）；这是代码中最计算密集的组件。加速RTS的好处是多重的：更快的RTS允许定期使用更昂贵的、与观测比较所需的多波段辐射传输，并将为加速RTS的持续改进铺平道路，这些改进对太阳色球层模拟至关重要。我们提出了使用基于指令的编程模型OpenACC来加速多物理、多波段MURaM的挑战和策略，以在CPU和GPU间保持单一源代码。一个测试问题的结果表明，使用优化RTS例程的MURaM在单个NVIDIA V100 GPU上相比完全占用的40核Intel Skylake CPU节点实现了1.73倍加速，并且就每秒模拟点数（百万计）而言，单个NVIDIA V100 GPU相当于69个Skylake核心。我们还在最多96个GPU上测量了并行性能，并给出了弱缩放和强缩放结果。
引用
@article{arxiv.2107.08145,
title = {Refactoring the MPS/University of Chicago Radiative MHD(MURaM) Model for GPU/CPU Performance Portability Using OpenACC Directives},
author = {Eric Wright and Damien Przybylski and Matthias Rempel and Cena Miller and Supreeth Suresh and Shiquan Su and Richard Loft and Sunita Chandrasekaran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.08145},
year = {2021}
}