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Improved Weighted Essentially Non-Oscillatory Schemes by Mixed Stencils
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作者 Shaogang Guo Wang Li 《Open Journal of Fluid Dynamics》 2021年第3期153-165,共13页
Improved Weighted Essentially Non-oscillatory Scheme is a high order finite volume method. The mixed stencils can be obtained by a combination of r + 1 order and r order stencils. We improve the weights by the mapping... Improved Weighted Essentially Non-oscillatory Scheme is a high order finite volume method. The mixed stencils can be obtained by a combination of r + 1 order and r order stencils. We improve the weights by the mapping method. The restriction that conventional ENO or WENO schemes only use r order stencils, is removed. Higher resolution can be achieved by introducing the r + 1 order stencils. This method is verified by three cases, i.e. the interaction of a moving shock with a density wave problem, the interacting blast wave problem and the double mach reflection problem. The numerical results show that the Improved Weighted Essential Non-oscillatory method is a stable, accurate high-resolution finite volume scheme. 展开更多
关键词 Finite Volume Method WENO Schemes WEIGHTS Shock stencils HIGH-RESOLUTION
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天气预报模型WRF中复杂Stencil性能优化
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作者 邸健强 袁良 +1 位作者 张云泉 张思佳 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第4期56-66,共11页
天气研究与预报模式(WRF)是一种应用广泛的中尺度数值天气预报系统,在大气研究和业务预报领域发挥着重要作用。Stencil计算是科学工程应用中一类常见的嵌套循环计算模式,WRF中对大气动力学和热力学方程的数值求解引出了大量空间网格上... 天气研究与预报模式(WRF)是一种应用广泛的中尺度数值天气预报系统,在大气研究和业务预报领域发挥着重要作用。Stencil计算是科学工程应用中一类常见的嵌套循环计算模式,WRF中对大气动力学和热力学方程的数值求解引出了大量空间网格上的复杂Stencil计算,存在多维度、多变量、物理模型边界特殊性、物理和动力学过程的复杂性等模型特征。文中深入剖析了WRF中典型的Stencil计算模式,识别抽象出典型Stencil循环中存在的“中间变量”概念,围绕其设计实现了3种优化方案,即中间变量计算合并、中间变量降维存储以及中间变量提取,有效提高了数据局部性,改善了数据重用率和空间复用率,降低了冗余计算和访存开销。结果表明,经优化方案重构的WRF 4.2典型Stencil热点函数在Intel CPU和Hygon CPU上均可获得良好的性能加速,最高加速比达21.3%和17.8%。 展开更多
关键词 WRF Stencil计算 中间变量 优化方案 数据局部性 热点函数 性能加速
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面向Stencil计算的自动混合精度优化
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作者 宋广辉 郭绍忠 +3 位作者 赵捷 陶小涵 李飞 许瑾晨 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期5704-5723,共20页
混合精度在深度学习和精度调整与优化方面取得了许多进展,广泛研究表明,面向Stencil计算的混合精度优化也是一个很有挑战性的方向.同时,多面体模型在自动并行化领域取得的一系列研究成果表明,该模型为循环嵌套提供很好的数学抽象,可以... 混合精度在深度学习和精度调整与优化方面取得了许多进展,广泛研究表明,面向Stencil计算的混合精度优化也是一个很有挑战性的方向.同时,多面体模型在自动并行化领域取得的一系列研究成果表明,该模型为循环嵌套提供很好的数学抽象,可以在其基础上进行一系列的循环变换.基于多面体编译技术设计并实现了一个面向Stencil计算的自动混合精度优化器,通过在中间表示层进行迭代空间划分、数据流分析和调度树转换,首次实现了源到源的面向Stencil计算的混合精度优化代码自动生成.实验表明,经过自动混合精度优化之后的代码,在减少精度冗余的基础上能够充分发挥其并行潜力,提升程序性能.以高精度计算为基准,在x86平台上最大加速比是1.76,几何平均加速比是1.15;在新一代国产申威平台上最大加速比是1.64,几何平均加速比是1.20. 展开更多
关键词 自动混合精度 Stencil计算 多面体模型 循环嵌套 调度树
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一类Stencil应用在众核NUMA架构的性能研究
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作者 高凌云 勾文进 +3 位作者 刘夏真 袁武 张鉴 陆忠华 《数据与计算发展前沿》 CSCD 2023年第6期58-66,共9页
【应用背景】模板计算是CFD(计算流体动力学,Computational Fluid Dynamics)等科学计算的典型算法,其访存性能受到关注。NUMA架构因扩展性好,在以鲲鹏920处理器为代表的ARM架构上普遍被应用。【方法】使用性能分析工具和benchmark程序,... 【应用背景】模板计算是CFD(计算流体动力学,Computational Fluid Dynamics)等科学计算的典型算法,其访存性能受到关注。NUMA架构因扩展性好,在以鲲鹏920处理器为代表的ARM架构上普遍被应用。【方法】使用性能分析工具和benchmark程序,对鲲鹏平台的访存和通信子系统进行性能测试。针对典型stencil应用软件CCFD V3.0开展热点分析和性能测试,并建立Roofline模型。【结果】鲲鹏920处理器依托其众核NUMA架构,单节点浮点性能、内存带宽峰值,以及通信时延均优于Intel Xeon E5-2680v2与一款国产处理器。单节点时,CCFD V3.0在鲲鹏平台的运行速度约是Intel平台的2~3倍,是国产处理器的1.5~2倍。【结论】基于ARM架构的鲲鹏平台应用移植简单,其NUMA架构对模板计算一类访存密集性应用具有优势。 展开更多
关键词 STENCIL 鲲鹏920 性能评估 CFD
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New Finite Difference Mapped WENO Schemes with Increasingly High Order of Accuracy 被引量:1
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作者 Jun Zhu Jianxian Qiu 《Communications on Applied Mathematics and Computation》 2023年第1期64-96,共33页
In this paper,a new type of finite difference mapped weighted essentially non-oscillatory(MWENO)schemes with unequal-sized stencils,such as the seventh-order and ninthorder versions,is constructed for solving hyperbol... In this paper,a new type of finite difference mapped weighted essentially non-oscillatory(MWENO)schemes with unequal-sized stencils,such as the seventh-order and ninthorder versions,is constructed for solving hyperbolic conservation laws.For the purpose of designing increasingly high-order finite difference WENO schemes,the equal-sized stencils are becoming more and more wider.The more we use wider candidate stencils,the bigger the probability of discontinuities lies in all stencils.Therefore,one innovation of these new WENO schemes is to introduce a new splitting stencil methodology to divide some fourpoint or five-point stencils into several smaller three-point stencils.By the usage of this new methodology in high-order spatial reconstruction procedure,we get different degree polynomials defined on these unequal-sized stencils,and calculate the linear weights,smoothness indicators,and nonlinear weights as specified in Jiang and Shu(J.Comput.Phys.126:202228,1996).Since the difference between the nonlinear weights and the linear weights is too big to keep the optimal order of accuracy in smooth regions,another crucial innovation is to present the new mapping functions which are used to obtain the mapped nonlinear weights and decrease the difference quantity between the mapped nonlinear weights and the linear weights,so as to keep the optimal order of accuracy in smooth regions.These new MWENO schemes can also be applied to compute some extreme examples,such as the double rarefaction wave problem,the Sedov blast wave problem,and the Leblanc problem with a normal CFL number.Extensive numerical results are provided to illustrate the good performance of the new finite difference MWENO schemes. 展开更多
关键词 Finite difference Mapped WENO scheme Mapping function Mapped nonlinear weight Unequal-sized stencil Extreme example
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A Posteriori Stabilized Sixth-Order Finite Volume Scheme with Adaptive Stencil Construction:Basics for the 1D Steady-State Hyperbolic Equations
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作者 Gaspar J.Machado Stéphane Clain Raphaël Loubère 《Communications on Applied Mathematics and Computation》 2023年第2期751-775,共25页
We propose an adaptive stencil construction for high-order accurate finite volume schemes a posteriori stabilized devoted to solve one-dimensional steady-state hyperbolic equations.High accuracy(up to the sixth-order ... We propose an adaptive stencil construction for high-order accurate finite volume schemes a posteriori stabilized devoted to solve one-dimensional steady-state hyperbolic equations.High accuracy(up to the sixth-order presently)is achieved,thanks to polynomial recon-structions while stability is provided with an a posteriori MOOD method which controls the cell polynomial degree for eliminating non-physical oscillations in the vicinity of dis-continuities.We supplemented this scheme with a stencil construction allowing to reduce even further the numerical dissipation.The stencil is shifted away from troubles(shocks,discontinuities,etc.)leading to less oscillating polynomial reconstructions.Experimented on linear,Burgers',and Euler equations,we demonstrate that the adaptive stencil technique manages to retrieve smooth solutions with optimal order of accuracy but also irregular ones without spurious oscillations.Moreover,we numerically show that the approach allows to reduce the dissipation still maintaining the essentially non-oscillatory behavior. 展开更多
关键词 Finite volume MOOD Adaptive stencil Steady-state solution Euler equations High order
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基于虚网格的格心ADT搜索法 被引量:2
7
作者 袁武 阎超 +1 位作者 于剑 杜若凡 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1375-1379,共5页
针对重叠网格寻点问题,提出了一种直接在格心网格下操作,基于虚网格的ADT(Alternating Digital Tree)搜索方法.通过对计算网格进行扩展,建立虚边界网格,解决了格心网格因覆盖区域不完整而无法直接建立ADT数据结构的问题.搜索结果即为包... 针对重叠网格寻点问题,提出了一种直接在格心网格下操作,基于虚网格的ADT(Alternating Digital Tree)搜索方法.通过对计算网格进行扩展,建立虚边界网格,解决了格心网格因覆盖区域不完整而无法直接建立ADT数据结构的问题.搜索结果即为包含解的格心单元集合,可直接对结果列表遍历以得到合理贡献单元,故完全摒弃了可靠性差的StencilWalk方法.由虚网格的定义,使寻点在边界附近的处理更为灵活,可以准确给出边界附近贡献单元的有效信息,同时简化了虚网格体系的构建.扩展了重叠边界类型,构建的搜索空间能完整覆盖网格范围,解决了对称面重叠问题.算例研究表明:该方法可靠性好,边界处理能力强,有效提高了重叠网格方法对大型复杂网格的解算能力. 展开更多
关键词 计算流体力学 重叠网格 寻点 虚网格 ADT方法 STENCIL Walk方法
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Poisson方程有限差分逼近的两种保对称Stencil消元格式
8
作者 李厚彪 刘兴平 +2 位作者 谷同祥 黄廷祝 李红 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期335-341,共7页
针对已有Stencil差分格式的非对称性,提出两种保对称的Stencil边界消元策略,获得一组具有对称正定性的差分方程.此方程系数矩阵比经典的五点差分Jacobi矩阵条件数减少了7/9,并且特征值更加聚集.理论分析和数值试验皆表明其优于已有的非... 针对已有Stencil差分格式的非对称性,提出两种保对称的Stencil边界消元策略,获得一组具有对称正定性的差分方程.此方程系数矩阵比经典的五点差分Jacobi矩阵条件数减少了7/9,并且特征值更加聚集.理论分析和数值试验皆表明其优于已有的非对称格式,具有更广的使用价值. 展开更多
关键词 POISSON方程 Stencil消元 差分 对称
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使用Stencil评估Intel AVX2 Vgather指令
9
作者 林新华 秦强 +2 位作者 李硕 文敏华 松岗聪 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2017年第1期20-24,共5页
为了更好地在向量化时读取离散的数据,Intel在Haswell CPU提供了AVX2vgather指令。由于Stencil在设置边界条件时使用了条件判断,因此编译器生成了vgather指令,并降低了Stencil在Haswell上的性能。提出使用peel优化或intrinsic load的方... 为了更好地在向量化时读取离散的数据,Intel在Haswell CPU提供了AVX2vgather指令。由于Stencil在设置边界条件时使用了条件判断,因此编译器生成了vgather指令,并降低了Stencil在Haswell上的性能。提出使用peel优化或intrinsic load的方法来避免vgather指令的生成,并把该方法应用到3个Stencil基准算例、长程Stencil程序3DFD以及混合Stencil应用3DEW上。这些Stencil在Haswell上的性能都获得了1.22X至3.88X不等的提升。通过研究指令的实现,发现vgather指令会被解码成多个微操作(μops),并为每个要读入的元素生成一个μops。由于vgather指令解码时会产生较高的开销,导致vgather指令成为Stencil在Haswell上的性能瓶颈。了解AVX2 vgather指令的实现以及掌握避免生成vgather指令的优化方法,对在Haswell上调优具有良好空间局部性应用的性能有一定的参考价值。 展开更多
关键词 AVX2 vgather指令 STENCIL 性能评估
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基于线性阵列处理器的GRAPES核心代码优化 被引量:2
10
作者 王为 张悠慧 +2 位作者 姚骏 李艳华 郑纬民 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期2053-2061,共9页
我国气象局研究开发的数值天气预报系统GRAPES作为典型的高性能计算应用,在人民日常生活中有着极其重要的作用,如何提高GRAPES系统性能并控制其功耗以支持因增加系统分辨率而急剧增加的运算量是一个重大课题.该文使用软硬结合的多种方法... 我国气象局研究开发的数值天气预报系统GRAPES作为典型的高性能计算应用,在人民日常生活中有着极其重要的作用,如何提高GRAPES系统性能并控制其功耗以支持因增加系统分辨率而急剧增加的运算量是一个重大课题.该文使用软硬结合的多种方法对GRAPES系统的核心代码进行优化.采用线性阵列流水处理器LAPP实现循环级并行;采用循环切分、数据预取、缓存分区、多路预取等方法来进行加速;采用电源门控等低功耗技术来降低功耗.实验结果表明,优化后的GRAPES核心模块运行时平均IPC可以达到11.3,是面积相同的通用多核处理器的2.3倍;低功耗技术使其功耗仅为通用多核处理器的12%;同时优化后的LAPP集群性能功耗比可以达到相同计算能力Intel Xeon集群的11.7倍. 展开更多
关键词 计算机系统结构 数值天气预报 赫姆霍兹方程 Stencil计算
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面向SW26010处理器的三维Stencil自适应分块参数算法 被引量:2
11
作者 朱雨 庞建民 +2 位作者 徐金龙 陶小涵 王军 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2021年第6期10-18,共9页
Stencil计算是科学应用中的一类重要计算,而分块是提升Stencil计算数据局部性的关键技术。针对现有三维Stencil优化在SW26010处理器上缺少时间分块以及分块参数需手工调优的问题,引入时间分块,提出了面向SW26010处理器的三维Stencil自... Stencil计算是科学应用中的一类重要计算,而分块是提升Stencil计算数据局部性的关键技术。针对现有三维Stencil优化在SW26010处理器上缺少时间分块以及分块参数需手工调优的问题,引入时间分块,提出了面向SW26010处理器的三维Stencil自适应分块参数算法。通过建立性能分析模型,结合硬件计算能力及存储容量等限制因素,文中系统地分析了分块参数对模型性能的影响,判断性能瓶颈,指导分块参数的优化方向。基于性能分析模型,自适应分块参数算法可给出预测性能最优时的分块参数,有利于三维Stencil在SW26010处理器上的快速优化部署。选取了三维7点和三维27点Stencil算例进行实验。与未使用时间分块的三维Stencil优化相比,以上两个算例在自适应选择的分块参数下可以达到1.47和1.29的加速比,且实际最优分块参数与理论最佳分块参数一致,这验证了所提性能分析模型及自适应分块参数算法的有效性。 展开更多
关键词 三维Stencil计算 SW26010 分块大小 性能分析模型
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基于空间密铺的并行Stencil算法 被引量:3
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作者 郭鹏 袁良 +1 位作者 张云泉 黄珊 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2019年第2期181-194,共14页
Stencil计算是一种科学和工程应用中常见的循环模式,而分块技术是一种提高数据局部性和并行性的强大转换方法。与以往直接对整个迭代空间进行分块的分块技术不同,提出了一种新的两层密铺分块的并行算法。首先,利用不同分块密铺数据空间... Stencil计算是一种科学和工程应用中常见的循环模式,而分块技术是一种提高数据局部性和并行性的强大转换方法。与以往直接对整个迭代空间进行分块的分块技术不同,提出了一种新的两层密铺分块的并行算法。首先,利用不同分块密铺数据空间;然后,所有分块沿时间维度扩展密铺迭代空间。该算法有以下优点:(1)最大化并发执行;(2)无冗余计算;(3)简洁的循环条件;(4)适应Stencil不同的尺寸、形状、阶数和边界条件。实验结果表明,对于3D27p Stencil,非周期边界的性能比Pluto高12%,周期边界的性能比Pochoir最高提升40%。 展开更多
关键词 Stencil计算 空间密铺 分块方法
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多面体模型中分裂分块算法的设计与实现 被引量:2
13
作者 李颖颖 赵捷 庞建民 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1010-1023,共14页
循环分块是一种提升程序局部性的循环变换技术.多面体模型中实现了简单的平行四边形分块,但这种分块形状无法有效进行分块之间的并行.为了解决循环分块的块间并行问题,研究人员提出了分裂分块、钻石分块等各种复杂的分块形状.其中,钻石... 循环分块是一种提升程序局部性的循环变换技术.多面体模型中实现了简单的平行四边形分块,但这种分块形状无法有效进行分块之间的并行.为了解决循环分块的块间并行问题,研究人员提出了分裂分块、钻石分块等各种复杂的分块形状.其中,钻石分块已经在多面体模型编译器中得到了实现,但分裂分块由于设计复杂,目前还没有一个有效的实现算法.本文设计了一种分裂分块算法,基于平行四边形分块实现分裂,避免了传统分裂分块依赖于非仿射表达式的问题,并在多面体模型编译器PPCG中对该算法进行了实现.实验对涵盖各种情况的stencil计算进行了测试,并分别在CPU和GPU架构上生成分裂分块代码.结果表明,本文提出的算法能在CPU架构上与当前最先进的钻石分块性能相当;同时,分裂分块将PPCG在GPU上生成的代码性能提高2.7倍~5.6倍. 展开更多
关键词 多面体模型 循环分块 分裂分块 stencil计算:并行计算
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一种基于空间密铺的星型Stencil并行算法
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作者 曹杭 袁良 +4 位作者 黄珊 张云泉 徐勇军 陆鹏起 张广婷 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期2621-2634,共14页
Stencil计算(模板计算)是科学工程应用中一类常见的嵌套循环算法.分块方法是提高数据局部性和并行性的高效优化技术之一,目前已有大量针对分块方法的探索,但现有工作往往对不同Stencil形状都采用同一处理方法.首先在空间层面引出“自然... Stencil计算(模板计算)是科学工程应用中一类常见的嵌套循环算法.分块方法是提高数据局部性和并行性的高效优化技术之一,目前已有大量针对分块方法的探索,但现有工作往往对不同Stencil形状都采用同一处理方法.首先在空间层面引出“自然块”的概念来区分星型Stencil和盒型Stencil的特征,然后提出一个新的针对星型Stencil的2层密铺方案,此方案中自然块和它的后继块可以密铺数据空间区域,这些分块沿着时间维度扩展,能够密铺整个迭代空间.此外,针对星型Stencil设计了一个新颖的“2次更新”优化技术,改善了核内数据重用模式.理论分析表明:此方案相比现有方法有更低的缓存复杂度,实验结果证实了此方案的有效性. 展开更多
关键词 Stencil计算 密铺 星型Stencil 盒型Stencil 自然块
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热传导方程有限差分逼近的数学Stencil及其新型迭代格式
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作者 张守慧 王文洽 《山东大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期24-31,共8页
将Stencil应用于偏微分方程有限元差分逼近过程,以两类差分格式为基础建立了求解热传导方程的两种新型迭代算法.此两种算法与经典的Jacobi方法同样具有并行的性质,但比Jacobi方法收敛快.给出的算例说明方法的适用性.
关键词 热传导方程 有限差分逼近 迭代法 数学Stencil 并行性
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红黑Gauss-Seidel Stencil并行性和局部性优化
16
作者 纪璎芮 袁良 张云泉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2022年第5期363-370,共8页
Stencil(模版计算)是一类常见的循环嵌套计算模式,被广泛应用于计算电磁、天气模拟、地球物理、海洋模拟等许多科学和工程模拟应用中。随着现代处理器体系结构的发展,多核和多层存储层次不断加深,研究并行性和局部性成为了提高程序运行... Stencil(模版计算)是一类常见的循环嵌套计算模式,被广泛应用于计算电磁、天气模拟、地球物理、海洋模拟等许多科学和工程模拟应用中。随着现代处理器体系结构的发展,多核和多层存储层次不断加深,研究并行性和局部性成为了提高程序运行速度的主要途径。分块是开发数据局部性和程序并行性的主要技术之一,目前,针对Stencil已提出了大量高效分块和向量化方法,但大多局限于具有较高并行度的Jacobi类型的Stencil。Gauss-Seidel Stencil具有更优的收敛速度,被广泛应用于多重网格的计算中。这类Stencil的数据依赖更为复杂,文中面向红黑排序的Gauss-Seidel Stencil设计了一种并行分块和向量化算法,提升了Gauss-Seidel Stencil的数据局部性、中粒度多核并行性以及核内细粒度并行性。实验结果证实了本文方案的有效性。 展开更多
关键词 Stencil计算 分块 GAUSS-SEIDEL
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基于神经网络模型的stencil循环最优分块大小预测
17
作者 包怡坤 张鹏 +1 位作者 徐小文 莫则尧 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2022年第10期18-26,共9页
stencil循环是科学与工程计算应用中最主要的计算核心之一。循环分块技术可有效改善stencil循环的数据局部性,提高计算并行度。分块的大小选择对stencil循环的性能影响很大,传统的分块大小选择方法通常在时间开销、人工成本、分块选择... stencil循环是科学与工程计算应用中最主要的计算核心之一。循环分块技术可有效改善stencil循环的数据局部性,提高计算并行度。分块的大小选择对stencil循环的性能影响很大,传统的分块大小选择方法通常在时间开销、人工成本、分块选择精度等方面存在短板,实用性较差。文中提出了一种基于人工神经网络的分块大小选择方法,用于预测三维Jacobi型stencil循环程序的最优分块。对来源于实际数值模拟软件中的11个stencil循环进行最优分块预测,实验结果显示,在单核串行和多核并行两种场景下,程序使用模型预测分块相比不分块的性能提升分别为2%和35%,与网格搜索方法的分块性能相当,但在线预测时间开销仅约为后者的1/30 000。此外,相比基于静态分析的Turbo-tiling方法,预测最优分块的实测性能平均提升了约9%。 展开更多
关键词 stencil计算 循环分块技术 机器学习 人工神经网络
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SMALL-STENCIL PAD SCHEMES TO SOLVE NONLINEAR EVOLUTION EQUATIONS 被引量:2
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作者 刘儒勋 吴玲玲 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2005年第7期872-881,共10页
A set of small-stencil new Pade schemes with the same denominator are presented to solve high-order nonlinear evolution equations. Using this scheme, the fourth-order precision can not only be kept, but also the final... A set of small-stencil new Pade schemes with the same denominator are presented to solve high-order nonlinear evolution equations. Using this scheme, the fourth-order precision can not only be kept, but also the final three-diagonal discrete systems are solved by simple Doolittle methods, or ODE systems by Runge-Kutta technique. Numerical samples show that the schemes are very satisfactory. And the advantage of the schemes is very clear compared to other finite difference schemes. 展开更多
关键词 evolution equation compact scheme Pade scheme node stencil SOLITON
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An improved global-direction stencil based on the face-area-weighted centroid for the gradient reconstruction of unstructured finite volume methods 被引量:2
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作者 Ling-Fa Kong Yi-Dao Dong +1 位作者 Wei Liu Huai-Bao Zhang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第10期109-130,共22页
The accuracy of unstructured finite volume methods is greatly influenced by the gradient reconstruction, for which the stencil selection plays a critical role. Compared with the commonly used face-neighbor and vertex-... The accuracy of unstructured finite volume methods is greatly influenced by the gradient reconstruction, for which the stencil selection plays a critical role. Compared with the commonly used face-neighbor and vertex-neighbor stencils, the global-direction stencil is independent of the mesh topology, and characteristics of the flow field can be well reflected by this novel stencil. However, for a high-aspect-ratio triangular grid, the grid skewness is evident, which is one of the most important grid-quality measures known to affect the accuracy and stability of finite volume solvers. On this basis and inspired by an approach of using face-area-weighted centroid to reduce the grid skewness, we explore a method by combining the global-direction stencil and face-area-weighted centroid on high-aspect-ratio triangular grids, so as to improve the computational accuracy. Four representative numerical cases are simulated on high-aspect-ratio triangular grids to examine the validity of the improved global-direction stencil. Results illustrate that errors of this improved methods are the lowest among all methods we tested, and in high-mach-number flow, with the increase of cell aspect ratio, the improved global-direction stencil always has a better stability than commonly used face-neighbor and vertex-neighbor stencils. Therefore, the computational accuracy as well as stability is greatly improved, and superiorities of this novel method are verified. 展开更多
关键词 unstructured finite volume methods improved global-direction stencil grid skewness face-area-weighted centroid
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Convergence to Steady-State Solutions of the New Type of High-Order Multi-resolution WENO Schemes: a Numerical Study 被引量:2
20
作者 Jun Zhu Chi-Wang Shu 《Communications on Applied Mathematics and Computation》 2020年第3期429-460,共32页
A new type of high-order multi-resolution weighted essentially non-oscillatory(WENO)schemes(Zhu and Shu in J Comput Phys,375:659-683,2018)is applied to solve for steady-state problems on structured meshes.Since the cl... A new type of high-order multi-resolution weighted essentially non-oscillatory(WENO)schemes(Zhu and Shu in J Comput Phys,375:659-683,2018)is applied to solve for steady-state problems on structured meshes.Since the classical WENO schemes(Jiang and Shu in J Comput Phys,126:202-228,1996)might suffer from slight post-shock oscillations(which are responsible for the residue to hang at a truncation error level),this new type of high-order finite-difference and finite-volume multi-resolution WENO schemes is applied to control the slight post-shock oscillations and push the residue to settle down to machine zero in steady-state simulations.This new type of multi-resolution WENO schemes uses the same large stencils as that of the same order classical WENO schemes,could obtain fifth-order,seventh-order,and ninth-order in smooth regions,and could gradually degrade to first-order so as to suppress spurious oscillations near strong discontinuities.The linear weights of such new multi-resolution WENO schemes can be any positive numbers on the condition that their sum is one.This is the first time that a series of unequal-sized hierarchical central spatial stencils are used in designing high-order finitedifference and finite-volume WENO schemes for solving steady-state problems.In comparison with the classical fifth-order finite-difference and finite-volume WENO schemes,the residue of these new high-order multi-resolution WENO schemes can converge to a tiny number close to machine zero for some benchmark steady-state problems. 展开更多
关键词 High-order multi-resolution WENO scheme Unequal-sized hierarchical stencil Central spatial stencil Steady-state problem
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