面向国产加速卡的OpenFOAM线程并行加速研究

作     者：尚小敏 李强 高凌云 陶顺安 周全 袁武 陆忠华 SHANG Xiaomin;LI Qiang;GAO Lingyun;TAO Shunan;ZHOU Quan;YUAN Wu;LU Zhonghua

作者机构：青岛大学计算机科学技术学院山东青岛266071 中国科学院计算机网络信息中心北京100083 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《数据与计算发展前沿》 (Frontiers of Data & Computing)

年 卷 期：2024年第6卷第2期

页      面：134-144页

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFB1709500) 山东省自然科学基金面上项目(ZR201910310143) 

主　　题：OpenFOAM 并行计算 异构计算 国产加速卡 移植优化 

摘      要：【背景】随着流体力学模拟的精细化,CFD流体模拟软件OpenFOAM对算力的需求持续增加,新型东方超级计算系统是国产自研的新型异构超算。【目的】以新型东方超级计算系统为平台移植OpenFOAM,实现OpenFOAM的国产超算适配与加速。【方法】首先,通过分析“东方超级计算系统和OpenFOAM的功能架构,本文制定了适用于国产加速卡的求解器,通过使用本文移植后的CUSP来调用国产加速卡底层代码从而实现稀疏存储格式矩阵向量乘以及diagonal矩阵预处理。其次,在此基础上,实现了单节点多国产加速卡的并行SpMV。【结果】本文使用了OpenFOAM自带的pitzDaily算例进行算法验证,并通过多种加速性能的对比方法对测试性能进行分析,取得了19.7倍的加速效果。【局限】本研究只实现了单节点的OpenFOAM并行优化。【结论】本研究结果对于发挥OpenFOAM在流体力学方面的优势和扩大超算软件适应面具有重要意义。