北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院
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当前位置: 首页» 新闻快讯 我院模式组及合作者在国内首次实现全球大气污染模式在众核计算机平台的优化 发布时间:2017-08-21 10:01:00.0

        我院硕士生王辉、副教授吴其重与中国科学院大气物理研究所、英特尔(中国)三方合作,首次实现了全球大气污染模式GNAQPMS在英特尔众核架构的第二代协处理器Knight Landing(KNL)移植及计算性能优化,相关研究成果近日以《GNAQPMS v1.1: Accelerating the Global Nested Air Quality Prediction Modeling System (GNAQPMS) on Intel Xeon Phi Processors》为题发表在Geoscientific Model Development(GMD)。GMD是欧洲地学学会(EGU)旗舰期刊之一,主旨向学界介绍地学模式发展重要进展,在中科院分区表中分级为1区TOP期刊。
        众核架构是当前国内外超算中心主流计算平台架构,我国无锡“太湖之光”超算、广州“天河二号”超算主要计算能力都采用众核架构,目前国内外都在尝试将气候模式、气象模式及污染模式移植到众核架构计算平台,以充分利用现有超算中心众核平台强大计算能力,但由于污染模式涉及复杂大气物理及化学机理计算,进展较小。全球大气化学传输模式(GNAQPMS)是我国自主研发的全球大气污染模式,由中国科学院大气物理研究所自主研发,是目前用于全国各地空气质量数值预报NAQPMS模式的全球版本,该文为国内首次实现在众核架构下大气污染模式的移植,预示着众核架构在地球科学研究、全国及区域高精度空气质量数值预报的发展潜力。
论文论述了GNAQPMS向英特尔最新众核架构平台KNL的移植以及所得到的计算性能优化,通过运用最新芯片技术、代码重构、向量化加强、内存访问优化、通讯优化以及混合并行等优化技术,GNAQPMS模式在通用CPU平台达到了2.77倍加速,在KNL达到了3.51倍加速;与此同时,KNL平台功耗相较于CPU平台降低了37.5%,有效节约同等计算量的计算能耗。
        该工作由北京师范大学、中国科学院大气物理研究所及英特尔(中国) 公司三家单位共同完成,交叉大气科学、计算机科学以及环境科学等多个学科,是我院协同创新工作和双一流学科交叉建设的重要进展。该工作受国家重点研发计划(项目编号:2017YFC0209805;2016YFB0200800;),国家自然科学基金(项目编号:41305121;41405119;),环保部公益研究项目(项目编号:201509014;)以及中央高校基本科研业务费专项资金资助。