宇宙微波背景高阶相关函数的可分离投影积分：加速超过 100 倍
分布式、并行与集群计算
2016-01-27 v4 宇宙学与河外天体物理
性能
摘要
我们展示了一个案例研究，描述了优化和现代化“Modal”的过程，这是 Planck 卫星实验用于通过宇宙微波背景辐射的双谱（或三点相关函数）来约束早期宇宙一般非高斯模型的模拟和分析流程。我们专注于代码中的一个特定元素：从暴胀结束到我们今日观测到的 CMB 的球壳的投影。这涉及在一个包含稀疏网格的非矩形域上，两个函数之间的三维内积，其中一个函数需要积分。我们表明，通过采用可分离方法，这可以简化为一个一维求和和两个积分，将总维数从四维降至三维。可分离函数的引入也解决了非矩形稀疏网格的问题。这种可分离方法在某些情况下可能不稳定，因此必须计算较慢的不可分离积分。我们讨论了对这两种方法的优化。我们展示了约 100 倍的显著加速，这源于算法改进和针对改善线程和向量化行为而进行的架构感知优化的结合。由此产生的 MPI/OpenMP 混合代码能够在包含处理器和/或协处理器的集群上执行，在多达 16 个节点上具有 98.6% 的强扩展效率。我们发现，单个协处理器的性能比两个处理器插槽高 1.3 倍，并且在两种微架构的组合上运行相同的代码，每个节点的性能提高了 3.38 倍。通过使双谱计算与功率谱（或两点相关函数）计算具有竞争力，我们现在能够考虑对新数据进行联合分析以进行宇宙学科学开发。
引用
@article{arxiv.1503.08809,
title = {Separable projection integrals for higher-order correlators of the cosmic microwave sky: Acceleration by factors exceeding 100},
author = {J. P. Briggs and S. J. Pennycook and J. R. Fergusson and J. Jäykkä and E. P. S. Shellard},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.08809},
year = {2016}
}
备注
Accepted by Journal of Computational Physics