海洋环流模式NEMO的代码现代化

作者：周生昌,刘卫国,宋振亚,杨晓丹

摘要：海洋数值模式是精准海洋环境预报的核心手段。随着计算分辨率的不断提高,海洋数值模式对计算性能的要求也越来越高。为了提高模式计算性能,充分发挥现代计算机的特点,选取海洋环流模式NEMO开展了代码现代化优化方案在海洋环流模式中的应用研究。首先使用Intel性能分析工具对模式的计算性能进行了分析;随后,针对热点函数,开展了编译选项优化、标量串行代码优化、SIMD优化、内存带宽优化以及多进程扩展。结果显示:经过以上优化步骤,在不增加任何硬件成本的前提下,模式整体性能可提升31%,且在多进程下表现出了较好的负载均衡性。这表明,本研究采用的优化策略是一种切实可行的方法。在此基础上,进一步对代码现代化过程中出现的显著影响计算效率的问题,如大量指针的使用阻止矢量化、循环嵌套过多、内存带宽占用过高等,开展了分析和讨论,为未来模式的设计和改进提供了参考和建议。

发文机构：山东大学软件学院 自然资源部第一海洋研究所 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室 海洋环境科学和数值模拟自然资源部重点实验室

关键词：代码现代化海洋环流模式NEMOIntel性能分析工具SIMDcode modernizationOcean General Circulation ModelNEMOintel performanceanalysis toolsSIMD

分类号： P73[天文地球—海洋科学]