超级计算环境计算配额系统设计和实现

在超级计算环境中,为避免计算资源滥用,确保每个用户有机会利用超级计算机求解生产、科研中的复杂问题,产出更多成果,在定期采集、解析作业日志的基础上,通过LSF API、shell编程,设计和实现了一套计算配额系统,用于对用户计算资源的配额、限制及使用情况统计分析。该系统已运行于中国科学院超级计算环境百万亿次超级计算机深腾7000中,效果良好。

基于深腾7000系统的大规模CFD并行计算

从基本流动控制方程及数值离散、多重网格、并行算法等方面详细阐述了混合网格框架下计算流体力学软件的基本原理,提出了采用三重嵌套循环结构在时间推进格式中实现多重网格加速及并行计算技术的主流程设计方案;同时给出了高精度混合网格并行计算软件在深腾7000系统上的大规模并行测试结果以及在某型民用飞机高升力流场数值模拟中的应用.结果表明:此高精度混合网格并行计算软件在采用千万网格点规模的大型飞机高升力复杂流场计算时,不仅计算结果与实验结果符合较好,且在2 048核并行计算时仍具有很好的并行可扩展性,计算效率不低于80%.

基于深腾7000的NAMD千核性能分析

NAMD是美国伊利诺伊大学厄本纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign,UIUC)开发的著名大规模分子动力学并行计算软件包,NAMD是当前用来在分子水平上进行生命过程模拟研究的主要软件之一。我们在中国科学院计算机网络信息中心的"深腾7000"百万亿次超级计算机上进行了移植和优化,并对STMV典型的烟草花叶卫星病毒进行了2048处理器核的模拟计算,计算测试表明取得了较好的加速效果。

天体大规模数值模拟软件性能优化

在百万亿次超级计算机深腾7000上进行了基于Aztec库和PETSc库的天体大规模数值模拟程序对比测试,并对性能测试结果进行了分析.实验结果表明,当8核/节点时,PETSc程序运行时间是Aztec程序的23.34%～41.10%,平均为29.31%;当4核/节点时,PETSc程序运行时间是Aztec程序的19.72%～31.34%,平均为24.97%.在测试过程中,还观察到同样的问题规模和处理器核数,每节点采用4个处理器核比采用8个处理器核时的运行时间,在基于Aztec库的情况下平均下降29%,在基于PETSc软件包的情况下平均下降36%.此外,还给出了对PETSc程序进一步对角线存储优化的结果.实验结果体现了深腾7000提供的有效支持,对软件下一步的优化研究有指导意义.

行星流体动力学数值模拟程序的千核性能优化

基于百万亿次超级计算机深腾7000,对行星流体动力学数值模拟程序的性能优化进行了研究。首先,进行了从原基于Aztec库到PETSc库改进后的程序的8-2048核强可扩展性测试。测试结果表明,在每节点8核或4核时,PETSc程序运行时间平均是Aztec程序29.31%或24.97%。其次,针对该程序压力方程的系数矩阵特点,设计实现了CVRSD存储格式的SpMV优化,下一步将移植到基于PETSc库的行星流体动力学程序中。

NWCHEM软件在生物体系中的应用

生物体系结构和功能比较复杂,对其进行简单的振动柔性分析,研究构象变化以及原子分子之间相互作用势的精确度问题等都非常费时费力。我们可以将研究体系分割成合适的小片段后,使用量子化学程序进行精确计算,再采用MFCC结合REMD技术来研究生物体系精确作用问题。本文使用NWCHEM软件计算不同规模大小的"多肽"体系在深腾7000的不同架构节点上随处理器核数的加速效率,以确定大生物体系分割研究片段的大小和计算采取的处理器核数,并以此分析NWCHEM软件在生物体系研究中的适用性。

三维低速机翼增升装置流动分离的雷诺数效应研究

利用中国科学院计算机网络信息中心的深腾7000超级计算机系统，在MPI环境下测试分析了32～384核并行计算的时间成本和并行效率，测试表明128核并行计算具有最佳“时间＆效率”，并选择此计算加载状态开展计算研究。通过求解RANS方程，研究了雷诺数对三维机翼增升装置流场特性与流动分离特性的影响，计算雷诺数范围1．75×10620．0×10^6，分析表明，随着雷诺数的增大，外襟翼上分离位置逐渐向后缘移动，吸力峰值变大。与此现象相对应的升力系数逐渐增大，力矩系数变小。在雷诺数达到10^7量级时，升力系数及力矩系数的变化趋于平缓，而在雷诺数为5．0×10^6之前，增升装置的气动力对雷诺数影响十分敏感。