计算机工程

作者：刘旭, 张曦煌, 刘钊, 吕小敬, 朱光辉

单位：1. 江南大学 物联网工程学院, 江苏 无锡 214122;2. 国家超级计算无锡中心, 江苏 无锡 214072;3. 清华大学, 北京 100084;4. 无锡航天江南数据系统科技有限公司, 江苏 无锡 214000

关键词：神威太湖之光,宇宙学,多体模拟,并行优化,可扩展性

基金：国家自然科学基金（51877115）。

宇宙学模拟对于科学家研究非线性结构的形成以及暗物质、暗能量等假想形式具有重要作用，而高精度宇宙学模拟包含数千亿甚至数万亿个粒子，因此超级计算机强大的计算能力使其成为解决宇宙学模拟问题的理想平台。为在国产神威太湖之光超级计算机上实现宇宙学N体模拟，分析PHoToNs软件中使用的粒子网格算法和快速多极子方法，并结合众核处理器架构提出多层次分解和负载均衡方案、执行树遍历和引力计算的流水线策略以及向量化引力计算算法等多种性能优化技术，从而实现能充分发挥神威太湖之光架构优势的N体模拟软件SwPHoToNs。实验结果表明，在神威太湖之光超级计算系统的5 200 000个计算核心上进行包含6 400亿个粒子的宇宙学模拟，SwPHoToNs获得了29.44 PFLOPS的持续计算速度，且并行和计算效率分别为84.6%和48.3%。

来源：2020年第9期

《计算机工程》期刊编辑部

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