集成眾核平臺上CFD程序性能評測技術研究.pdf

1、計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）在航空航天型號設計、地面交通工具設計等方面廣泛應用，是典型的高性能計算應用領域。為了提高CFD應用程序的性能，必須對CFD程序在高性能計算平臺上的性能進行測試與分析，以更好地指導CFD程序的性能優(yōu)化。本文針對一種新的高性能計算平臺----Intel集成眾核（Many Integrated Cores，MIC）體系結構，對CFD程序進行了性能測試與性能建模研究

2、。
　　本研究主要內容包括：⑴選取計算流體力學領域內的典型基準測試程序集NPB-MZ，在MIC架構協(xié)處理器上進行了實際性能測試，并將MIC上的性能數(shù)據(jù)與程序在Sandy Bridge處理器上的性能進行了對比，重點分析了Native模式下OpenMP及MPI/OpenMP混合并行的并行性能及其可擴展性。結果表明：雖然MIC架構上的眾多核心和線程使程序獲得了較高的加速比，但是MIC上程序的實際執(zhí)行時間仍然大于在Sandy Bridge

3、處理器上的執(zhí)行時間，主要原因是MIC架構上程序的單線程性能過低。⑵分析了MIC架構上程序單線程性能存在的問題，發(fā)現(xiàn)未能充分利用512位寬向量單元是主要原因之一。使用了硬件計數(shù)器軟件Likwid，測試了NPB-MZ在MIC上的向量化密度，并基于編譯器的向量化報告功能，分析了程序關鍵代碼不能被向量化的情況及原因。這些結果進一步揭示了CFD程序在MIC體系結構上的性能特征，論文在此基礎上對CFD程序性能優(yōu)化工作提出了建議，具有一定參考價值。⑶

4、通過一個微基準程序Stanza Triad對Intel MIC的硬件預取技術進行了模擬。對于給定的數(shù)據(jù)訪問模式，基于硬件預取建立的性能分析模型可以準確地獲取其在MIC架構上的內存開銷。并且通過該模型我們總結出非連續(xù)的訪存模式是影響帶寬效率和訪存受限程序性能的決定因素的結論，為更好地發(fā)揮預取功能獲得更好的帶寬性能，程序員需要書寫盡可能長的字節(jié)?；谝陨辖Y論，我們研究了模板計算對不同維進行分塊的七種分塊優(yōu)化策略，并通過實驗測試驗證了如下結論