在消费级显卡上加速 GENGA N体积分器

GPU 计算因其单卡的计算潜力而广受欢迎。N体积分器 GENGA 正是为此而构建，但由于消费级 GPU 的截断双精度（FP64）性能，其在这些显卡上遭受性能损失。我们旨在通过利用消费级显卡的高单精度性能（FP32）来加速 GENGA。我们修改了 GENGA 以能够在 FP32 精度下计算天体间的长距离力，并通过 5 个实验进行了测试。我们使用 6600 个星子的相似初始条件在 FP32 和 FP64 精度下运行了模拟。我们还运行了以下模拟：i) 以星子和行星胚胎混合物开始，ii) 星子驱动的巨行星迁移，以及 iii) 带气体盘的类地行星形成。其次，我们使用 40 000 个星子的相同初始条件，在多种消费级和 Tesla GPU 上分别采用 FP32 和 FP64 精度力运行模拟，以衡量 FP32 计算带来的性能提升。在 FP32 或 FP64 精度下运行没有可归因于力方案而非随机效应的统计差异。两种精度下的能量不确定性几乎相同。然而，使用 FP32 而非 FP64 精度长距离力时的角动量不确定性大约高两个数量级，但仍非常低。在消费级显卡上以单精度运行模拟将运行时间减少了三倍，并达到 Tesla A100 GPU 的三倍以内。额外的调优在所有类型显卡上进一步将模拟加速了两倍。在使用消费级 GPU 时，GENGA 中计算单精度长距离力的选项以微小的精度损失大幅提升了性能。这还有减少能耗的额外环境效益。