跳到主要内容
10.1145/3126908.3126909acm会议文章/章节视图摘要出版物页面供应链会议记录会议集合
研究论文

重新设计CAM-SE,用于Sunway TaihuLight上的peta尺度气候建模性能和超高分辨率

出版:2017年11月12日出版历史

摘要

社区大气模型(CAM)被移植、重新设计并缩放到Sunway TaihuLight的整个系统,并提供了peta尺度的气候建模性能。我们在第一阶段使用OpenACC指令重构和优化了整个代码。然后在CAM上应用更积极和细粒度的重新设计,以实现更精细的内存控制和使用、更高效的矢量化以及计算和通信重叠。我们进一步将260核Sunway处理器的CAM性能提高到28到184个Intel CPU内核的范围,并在使用10075000核时,在750米全球模拟中实现3.3个PFlops的可持续双精度性能。Sunway上的CAM在全球25km和100km分辨率下分别达到3.4和21.5模拟年/天(SYPD)的模拟速度;据我们所知,这使我们能够对卡特里娜飓风的整个生命周期进行首次模拟,并在路径和强度方面取得接近观测的模拟结果。

工具书类

  1. 杰弗里·拉佐(Jeffrey K Lazo)、梅根·劳森(Megan Lawson)、彼得·拉森(Peter H Larsen)和唐纳德·沃尔德曼(Donald M Waldman)。美国经济对天气变化的敏感性。美国气象学会公报, 92(6):709--720, 2011.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  2. 彼得·林奇。ENIAC预测:再造。美国气象学会公报, 89(1):45--55, 2008.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  3. 约翰·丹尼斯(John M Dennis)、吉姆·爱德华兹(Jim Edwards)、凯瑟琳·埃文斯(Katherine J Evans)、奥克萨娜·古巴(Oksana Guba)、彼得·劳里岑(Peter H Laurizen)、亚瑟·梅林(Arthur A Mirin)、阿米克·斯泰尔(Amik St-Cyr)、马克·泰勒(Mark A Taylor。CAM-SE:社区大气模型的可扩展光谱元素动态核心。国际高性能计算应用杂志, 26(1):74--89, 2012.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  4. JE Kay、C Deser、A Phillips、A Mai、C Hannay、G Strand、JM Arblaster、SC Bates、G Danabasoglu、J Edwards等。社区地球系统模型(CESM)大型集成项目:研究内部气候变化情况下气候变化的社区资源。美国气象学会公报, 96(8):1333--1349, 2015.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  5. 廖向科,肖立群,等。银河二号超级计算机:系统与应用。计算机科学前沿, 8(3):345--356, 2014.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  6. Devesh Tiwari、Saurabh Gupta、George Gallarno、Jim Rogers和Don Maxwell。从橡树岭领导计算设施使用泰坦超级计算机的GPU经验中吸取的可靠性教训。高性能计算、网络、存储和分析国际会议记录,第38页。ACM,2015年。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  7. 傅浩欢、廖俊峰、杨金哲、王兰宁、宋振亚、黄晓萌、杨超、魏雪、刘方芳、乔方丽等。神威太湖光超级计算机:系统与应用。科学中国信息科学, 59(7):072001, 2016.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  8. John Michalakes和Manish Vachharajani。GPU加速数值天气预测。并行处理信件, 18(04):531--548, 2008.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  9. 罗里·凯利。用于大气建模的GPU计算。科学与工程计算, 12(4):26--33, 2010.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  10. Chao Yang,Wei Xue,Haohuan Fu,Hongtao You,Xinliang Wang,Yulong Ao,Fangfang Liu,Lin Gan,Ping Xu,Lanning Wang,et al.非静力大气动力学的10M核心可扩展全隐式解算器。高性能计算、网络、存储和分析国际会议记录,第6页。IEEE出版社,2016年。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  11. 王卓伟(Zhoowei Wang)、徐贤斌(Xianbin Xu)、熊乃雪(Naixue Xiong)、劳伦斯·T·杨(Laurence T Yang)和赵武清(Wuqing Zhao)。GRAPES气象模型的GPU加速。高性能计算与通信(HPCC),2011年IEEE第13届国际会议,第365-372页。电气与电子工程师协会。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  12. S.Xu、X.Huang、Y.Zhang、H.Fu、L.-Y Oey、F.Xu等。gpuPOM:基于GPU的普林斯顿海洋模型。地球科学模型开发讨论, 7(6):7651--7691, 2014.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  13. 朱尔·查尼(Jule G Charney)和阿恩特·埃利亚森(Arnt Eliassen)。预测中纬度西风带扰动的数值方法。泰勒斯, 1(2):38--54, 1949.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  14. Masaki Satoh、Taro Matsuno、Hirofumi Tomita等,全球云解析模拟的非静力二十面体大气模型(NICAM)。计算物理杂志, 227(7):3486--3514, 2008.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  15. Fudeyasu Hironori、Yuqing Wang、Masaki Satoh、Tomoe Nasuno、Hiroaki Miura和Wataru Yanase。全球云系统重解模型NICAM成功模拟了两个真实热带气旋的生命周期。地球物理研究通讯, 35(22), 2008.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  16. 彼得·约翰森、马克·斯特拉卡、梅尔文·夏皮罗、阿兰·诺顿和托马斯·加拉诺。飓风桑迪的Petascale WRF模拟:NCSA cray XE6蓝色水域的部署。高性能计算、网络、存储和分析(SC),2013年国际会议,第1-7页。IEEE,2013年。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  17. J.C.Linford、J.Michalakes、M.Vachharajani和A.Sandu。用于模拟和预测的多核化学动力学加速。高性能计算网络、存储和分析会议记录,第1-11页,2009年11月。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  18. Jarno Mielikainen、Bormin Huang、Jun Wang、H.-L.Allen Huang和Mitchell D.Goldberg。WRF Kessler云微物理方案基于计算统一设备架构(CUDA)的并行化。计算机与地学, 52(0):292 -- 299, 2013.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  19. 肖华东、孙晶、卞晓峰和戴志军。GRAPES模型中WSM6云微物理方案的GPU加速。计算机与地学, 59(0):156 -- 162, 2013.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  20. Mark W Govett、Jacques Middlecoff和Tom Henderson。在GPU上运行NIM下一代天气模型。2010年IEEE/ACM集群、云和网格计算国际会议论文集,第792-796页。IEEE计算机学会。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  21. Ilene Carpenter、RK Archibald、Katherine J Evans、Jeff Larkin、Paulius Micikevicius、Matt Norman、Jim Rosinski、Jim Schwarzmeier和Mark A Taylor。在混合多核系统上加速HOMME的进展。国际高性能计算应用杂志, 27(3):335--347, 2013.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  22. V.T.Vu、G.Cats和L.Wolters。HIRLAM天气预报模型动力学的图形处理单元优化。并行与计算:实践与经验, 25(10):1376--1393, 2013.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  23. 伊琳娜·德梅什科(Irina Demeshko)、丸山直彦(Naoya Maruyama)、丰田博文(Hirofumi Tomita)和松冈佐治(Satoshi Matsuoka)。NICAM大气模型的Multi-GPU实现。欧洲并行处理会议,第175-184页。施普林格,2012年。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  24. 乔方丽、赵薇、尹训强、黄晓萌、刘欣、戚墅、王冠锁、宋振亚、李欣、刘海星等。超高分辨率高效全球面波数值模拟。高性能计算、网络、存储和分析,SC16:国际会议,第46-56页。电气与电子工程师协会。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  25. 下川高志、青木高崎、村上俊一、石田俊一、川野光平、内藤俊雄、北田昭彦、丸山直彦和松冈佐治。80倍加速,15.0 TFlops非静力天气模型ASUCA生产代码的全GPU加速。2010年ACM/IEEE高性能计算、网络、存储和分析国际会议记录,第1-11页。IEEE计算机学会。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  26. 托比亚斯·吉西(Tobias Gysi)、卡洛斯·奥苏纳(Carlos Osuna)、奥利弗·福勒(Oliver Fuhrer)、毛罗·比安科(Mauro Bianco)和托马斯·舒尔切斯(Thomas C.Schulthess)。Stella:天气和气候模型中结构化网格方法的特定于域的工具。高性能计算、网络、存储和分析国际会议记录,第41:1--41:12页,美国纽约州纽约市,2015年。ACM公司。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  27. 奥利弗·福勒(Oliver Fuhrer)、卡洛斯·奥苏纳(Carlos Osuna)、泽维尔·拉皮隆(Xavier Lapillonne)、托比亚斯·吉西(Tobias Gysi)、本·卡明(Ben Cumming)、毛罗·比安科(Mauro Bianco)、安德烈亚·阿尔泰加(。面向天气和气候模型的性能可移植、架构无关的实施策略。超级计算前沿和创新, 1(1):45--62, 2014.谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  28. David E Shaw、Ron O Dror、John K Salmon、JP Grossman、Kenneth M Mackenzie、Joseph A Bank、Cliff Young、Martin M Deneroff、Brannon Batson、Kevin J Bowers等。安东的毫秒级分子动力学模拟。高性能计算网络、存储和分析会议记录,第1-11页。IEEE,2009年。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  29. David E Shaw、JP Grossman、Joseph A Bank、Brannon Batson、J Adam Butts、Jack C Chao、Martin M Deneroff、Ron O Dror、Amos Even、Christopher H Fenton等人。Anton 2:提高专用分子动力学超级计算机的性能和可编程性。高性能计算、网络、存储和分析国际会议论文集,第41-53页。IEEE出版社,2014年。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  30. Andrew S Cassidy、Rodrigo Alvarez-Icaza、Filipp Akopyan、Jun Sawada、John V Arthur、Paul A Merolla、Pallab Datta、Marc Gonzalez Tallada、Brian Taba、Alexander Andreopoulos等。46千兆联会OPS/watt的实时可伸缩皮质计算。高性能计算、网络、存储和分析国际会议记录,第27-38页。IEEE出版社,2014年。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  31. 为极光黎明做好准备:NWChemEx在新的LCF超级计算机上批准了时间,以推进流行的计算化学代码。https://www.pnnl.gov/science/hlights/highlight.asp?id=4411。访问时间:2017-02。谷歌学者谷歌学者
  32. Marat Valiev、Eric J Bylaska、Niranjan Govind、Karol Kowalski、Tjerk P Straatsma、Hubertus JJ Van Dam、Dunyou Wang、Jarek Nieplocha、Edoardo Apra、Theresa L Windus等。NWChem:大型分子模拟的综合可扩展开源解决方案。计算机物理通信, 181(9):1477--1489, 2010.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  33. Paul Messina等人,《高性能计算的革命》。技术报告,Exa-Scale计算项目。谷歌学者谷歌学者
  34. 尼尔·弗格森。文明:西方权力的六大杀手级应用。英国企鹅出版社,2012年。谷歌学者谷歌学者
  35. John Michalakes、Rusty Benson、Tom Black、Michael Duda、Mark Govett、T Henderson、P Madden、George Mozdzynski、Alex Reinecke、William Skamarock等人。下一代全球预测系统候选动态核心的性能和可扩展性评估。2015谷歌学者谷歌学者
  36. Eric S Blake、Edward N Rappaport、Jerry D Jarrell、Chris Landsea和热带预报中心。1851年至2006年美国最致命、最昂贵、最强烈的热带气旋(以及其他经常要求的飓风事实)。美国国家海洋和大气管理局/国家气象局,国家环境预测中心,迈阿密国家飓风中心,2007年。谷歌学者谷歌学者
  37. Colin M Zarzycki、Christiane Jablonowski和Mark A Taylor。在社区大气模式中使用可变分辨率网格模拟热带气旋。每月天气回顾, 142(3):1221--1239, 2014.谷歌学者谷歌学者交叉引用交叉引用
  38. Lennart Bengtsson、Kevin I Hodges、Monika Esch、Noel Keenlyside、Luis Kornblueh、JING-JIA LUO和Toshio Yamagata。在气候变暖的情况下,热带气旋会如何变化?Tellus公司a, 59(4):539--561, 2007.谷歌学者谷歌学者
  39. 陈云吉、罗涛、刘少丽、张世进、何丽强、王佳、李凌、陈天石、徐志伟、孙宁辉等。大天脑:机器学习的超级计算机。第47届IEEE/ACM微体系结构国际研讨会论文集,第609--622页。IEEE计算机学会,2014年。谷歌学者谷歌学者数字图书馆数字图书馆
  1. 重新设计CAM-SE,用于Sunway TaihuLight上的peta尺度气候建模性能和超高分辨率

      建议

      评论

      登录选项

      检查您是否可以通过登录凭据或您的机构访问本文。

      登录

      完全访问权限

      • 发布于

        封面图片ACM会议
        SC’17:高性能计算、网络、存储和分析国际会议记录
        2017年11月
        801页
        国际标准图书编号:9781450351140
        内政部:10.1145/3126908

        版权所有©2017 ACM

        如果复制品不是为了盈利或商业利益而制作或分发的,并且复制品的第一页载有本通知和完整引文,则允许免费制作本作品的全部或部分数字或硬拷贝以供个人或课堂使用。必须尊重ACM以外的其他人对本作品组成部分的版权。允许用信用证进行摘要。要以其他方式复制或重新发布,在服务器上发布或重新发布到列表,需要事先获得特定许可和/或付费。从请求权限[电子邮件保护]

        出版商

        计算机协会

        美国纽约州纽约市

        出版历史

        • 出版:2017年11月12日

        权限

        请求有关此文章的权限。

        请求权限

        检查更新

        限定符

        • 研究论文

        接受率

        SC'17年纸张接受率61属于327提交文件,19%总体验收率1,516属于6,373提交文件,24%

      PDF格式

      以PDF文件查看或下载。

      PDF格式

      电子阅读器

      使用eReader联机查看。

      电子阅读器