太湖之光上利用OpenACC移植和优化GTC-P

神威"太湖之光"是最新一期Top500榜单上排名第一的超级计算机,实测峰值性能约93PFLOPS.该系统提供了基于指导语句的并行编程工具OpenACC,兼容OpenACC 2.0编程标准,并添加了部分定制化功能.GTC-P是一个具有重要物理意义的科学应用,算法基于高性能计算领域中被广泛使用的PIC(particle-in-cell)方法.利用神威OpenACC并行编程模型在"太湖之光"上成功移植了GTC-P应用.在移植过程中,鉴于OpenACC编译器尚无法解决的性能瓶颈,提出了3种基于中间代码二次开发的优化方法:1)消除原子操作;2)避免低效的全局访存操作;3)手动添加SIMD intrinsics指令.实验结果表明,在64个从核上相比1个主核,优化后的函数charge和push分别实现了1.6倍和8.6倍的加速比,同时GTC-P代码整体取得了2.5倍的加速比.优化结果证明了基于中间代码的手动优化对利用神威OpenACC移植的PIC算法在"太湖之光"上的性能提升非常重要.

强碰撞下的漂移波稳定性

在碰撞存在时,考虑到在扰动电场作用下电子沿磁力线的宏观运动,用迴旋动力技术导出了强碰撞的积分本征方程。随后用LCN方法严格解析地证明了在平板剪切磁场的作用下,漂移波是绝对稳定的。

使用GTC-P应用评估曙光E级原型机的性能

曙光E级原型机是我国“十三五”计划中3台原型系统之一,该系统采用异构计算架构,CPU和加速器选用AMD授权的国产海光处理器架构。除了采用基准测试程序对芯片进行测试外,为探究真实应用在该原型机上的性能,移植了激光等离子体应用GTC-P,对比了GTC-P在海光CPU和DCU与Intel 6148 CPU和NVIDIA V100 GPU上的性能,并在原型机的多结点上进行了扩展性分析。性能评估工作反映了高性能计算应用在曙光E级原型机上的实际运行性能。

全球融冰和海平面上升——2018年更新

2018年2月,美国国家航空与航天局(NASA)公布了GRACE卫星以及无人驾驶飞机观测到的千米厚冰盖底部冰层的一些最新数据。数据显示,世界上最大的冰盖——南极和格陵兰岛冰盖正在迅速融化。人们为什么要如此关注这件事呢?因为融冰是全球海平面上升(海平面已经比1993年平均值上升82毫米,并以约3毫米/年的速度继续上升)的主要贡献者。除融冰外,海平面上升也是由气候变暖导致的海洋逐年热膨胀造成的。由于这两种现象都没有减弱的迹象,它们对世界各地的沿海城市构成了越来越大的生存威胁。在美国,40%的人口生活在人口密度相对较高的沿海地区,海平面在洪水、海岸线侵蚀和风暴灾害中起着重要作用。联合国海洋地图集(UN Atlas of the Oceans)显示,全球10个最大的城市中有8个位于海岸附近。值得注意的是,这些城市包括纽约、伦敦和上海等大都市。NASA的研究结果还显示海平面正在加速上升,估计到2100年海平面上升会高达65厘米。

NSTX装置RWMEF线圈产生的随机磁扰动的模拟研究

3维的场线积分编码TRIP3D被修改后用于模拟低纵横比托卡马克NSTX装置上的电阻壁模拟误差场（RWMEF）线圈产生的随机磁扰动，两匝的RWMEF线圈可产生环向模数为n=1或者n=3的随机场。研究表明在相同的线圈电流下，模式n=3的随机场比n=1大，在不同的RWMEF电流及其环向模式下，分别模拟了具有下单零和双零偏滤器放电的随机磁扰动。2kA的RWMEF线圈电流可产生足够强的随机场和较大的边缘等离子体扰动，