海洋環流模式NEMO的代碼現代化

作者：周生昌,劉衛國,宋振亞,楊曉丹

摘要：海洋數值模式是精準海洋環境預報的核心手段。隨著計算分辨率的不斷提高,海洋數值模式對計算性能的要求也越來越高。為了提高模式計算性能,充分發揮現代計算機的特點,選取海洋環流模式NEMO開展了代碼現代化優化方案在海洋環流模式中的應用研究。首先使用Intel性能分析工具對模式的計算性能進行了分析;隨后,針對熱點函數,開展了編譯選項優化、標量串行代碼優化、SIMD優化、內存帶寬優化以及多進程擴展。結果顯示:經過以上優化步驟,在不增加任何硬件成本的前提下,模式整體性能可提升31%,且在多進程下表現出了較好的負載均衡性。這表明,本研究采用的優化策略是一種切實可行的方法。在此基礎上,進一步對代碼現代化過程中出現的顯著影響計算效率的問題,如大量指針的使用阻止矢量化、循環嵌套過多、內存帶寬占用過高等,開展了分析和討論,為未來模式的設計和改進提供了參考和建議。

發文機構：山東大學軟件學院 自然資源部第一海洋研究所 青島海洋科學與技術試點國家實驗室區域海洋動力學與數值模擬功能實驗室 海洋環境科學和數值模擬自然資源部重點實驗室

關鍵詞：代碼現代化海洋環流模式NEMOIntel性能分析工具SIMDcode modernizationOcean General Circulation ModelNEMOintel performanceanalysis toolsSIMD

分類號： P73[天文地球—海洋科學]