海洋環(huán)流模式LICOM的MIC并行優(yōu)化的開題報告

海洋環(huán)流模式LICOM的MIC并行優(yōu)化的開題報告一、選題背景隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬成為了海洋學(xué)研究中不可或缺的工具。而海洋環(huán)流模式是一種被廣泛應(yīng)用的數(shù)值模擬方法，在海洋學(xué)、氣象學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。目前，海洋環(huán)流模式已經(jīng)發(fā)展到了高分辨率和大規(guī)模模擬的階段，并且要求對海洋內(nèi)部各種物理和化學(xué)過程進(jìn)行更加精細(xì)的描述，從而能夠更好地理解海洋環(huán)境和氣候變化。然而，高分辨率和大規(guī)模模擬需要解決大規(guī)模并行計算中的數(shù)據(jù)通信和計算負(fù)載平衡等問題，在并行計算中進(jìn)行優(yōu)化變得尤為重要。因此，本文選取海洋環(huán)流模式LICOM的MIC并行優(yōu)化作為研究課題。二、研究目標(biāo)和意義本文的研究目標(biāo)是優(yōu)化海洋環(huán)流模式LICOM在MIC上的并行計算，以提高其計算效率和計算規(guī)模。在具體實現(xiàn)中，我們將對LICOM的核心計算模塊進(jìn)行優(yōu)化，包括海洋數(shù)值模擬和氣候變化預(yù)測的關(guān)鍵模塊，以及數(shù)據(jù)存儲和讀寫模塊。具體實現(xiàn)包括：1.對LICOM的MPI程序進(jìn)行優(yōu)化，并在MIC上實現(xiàn)。2.對LICOM的計算核心模塊進(jìn)行優(yōu)化，加速其計算速度。3.在數(shù)據(jù)存儲和讀寫方面進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到更高的存儲效率和數(shù)據(jù)傳輸速度。本文的研究意義在于：1.提高海洋環(huán)流模式LICOM的計算效率和計算規(guī)模，使其可以更好地支持海洋學(xué)、氣象學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究。2.探索并行計算在海洋環(huán)流模式中的應(yīng)用，可以啟示和促進(jìn)其他數(shù)值模擬方法的并行優(yōu)化。3.為海洋環(huán)境和氣候變化的預(yù)測提供更加精確和可靠的數(shù)值模擬工具。三、研究方法和技術(shù)路線本文將采用以下方法和技術(shù)路線進(jìn)行研究：1.對LICOM的MPI程序進(jìn)行優(yōu)化，并在MIC上實現(xiàn)。優(yōu)化包括減少通信次數(shù)、減少通信量、緩存管理等。2.對LICOM的計算核心模塊進(jìn)行優(yōu)化，以提高計算速度。優(yōu)化包括利用向量化指令、優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。3.在數(shù)據(jù)存儲和讀寫方面進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到更高的存儲效率和數(shù)據(jù)傳輸速度。優(yōu)化包括使用高效的文件格式、優(yōu)化IO模塊等。四、預(yù)期成果本文的預(yù)期成果包括：1.MIC并行優(yōu)化的LICOM，可以更快、更高效地進(jìn)行海洋數(shù)值模擬和氣候變化預(yù)測，并且支持更大規(guī)模的計算。2.得到海洋環(huán)流模式常規(guī)計算和海洋熱帶環(huán)流模式中的數(shù)值實驗數(shù)據(jù)，有助于探索海洋環(huán)流的動力學(xué)機(jī)理和變化規(guī)律。3.得到了設(shè)計和實現(xiàn)高效并行計算所需要的技術(shù)和方法，可以在其他數(shù)值模擬和科學(xué)計算領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。五、研究難點和可能解決的問題本文研究難點主要包括：實現(xiàn)MIC上的有效并行計算，尤其是處理通信和計算負(fù)載平衡的問題；優(yōu)化LICOM的計算核心模塊，提高其計算效率；進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和讀寫優(yōu)化，使其能夠更好地滿足高分辨率模擬的需求?？赡芙鉀Q的問題包括：優(yōu)化LICOM的計算性能，加快數(shù)值模擬和氣候變化預(yù)測的速度