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一种网格化声场计算的MPI+OpenMP混合并行加速方法 

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申请/专利权人:中国人民解放军国防科技大学

摘要:本发明属于海洋声学与高性能计算技术领域,尤其是涉及一种网格化声场计算的MPI+OpenMP混合并行加速方法,其主要功能基于MPI实现算例级层次的并行,并通过动态调度算法实现不同节点之间的负载平衡,基于OpenMP实现射线级的并行,并通过编译指导语句实现不同线程之间的负载平衡。本发明可以有效压缩并行计算的时间,提高生产效率,相较于原有水声传播射线模型算法,本发明通过调整算法框架,增加算例循环,克服了原模型只能计算单个算例的缺陷;保证了不同节点间,不同线程间的负载平衡,节点与线程的双重局部负载平衡确保了全局的负载平衡。本发明适用范围广,用户可根据计算需求设定节点数与线程数,自行选择将该发明用于超级计算机系统或个人计算机。

主权项:1.一种网格化声场计算的MPI+OpenMP混合并行加速方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,选定目标范围与目标时间,划分目标区域网格点,通过海洋模式获取目标时间节点目标区域内的垂直温盐深水文要素,利用海水声速经验公式得到网格点的声速剖面,基于水深地形数据对声速剖面进行截断,并结合声速剖面、水深地形数据组成声场环境文件;步骤2,调整水声传播射线模型Bellhop的算法结构,在原有算法框架最外层增加一层新的循环,调整后的射线模型由三层循环增加至四层循环,由外至内,依次为算例循环、声源循环、射线追踪循环、射线步进循环;步骤3,基于MPI分布存储式编程模式,设计算例级层次的动态调度算法,以0号节点为主节点,其余节点为子节点,主节点负责算例的分配与声场计算结果的收集,子节点负责完成算例的声场计算;步骤4,对串行水声传播射线模型Bellhop进行计算热点分析和可并行性分析,确定并行优化目标,基于OpenMP共享存储式编程模式,增加编译指导语句将不同的射线动态分配到不同的线程中进行计算,每个线程中保存各自所计算射线的声压矩阵,最后通过规约函数将声压矩阵相加到主线程中。

全文数据:

权利要求:

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