神威·太湖之光平台上宇宙N体模拟中FMM的并行优化

韩承磊, 梁建国, 傅游, 叶雨曦, 花嵘, 李倩倩

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.03.011

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (03) : 105 -113. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2024.03.011

神威·太湖之光平台上宇宙N体模拟中FMM的并行优化

韩承磊, 梁建国, 傅游, 叶雨曦, 花嵘, 李倩倩

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摘要

宇宙学模拟是典型的N体问题，是高性能计算中具有代表性和挑战性的问题之一。本研究在神威·太湖之光平台上对天文N体模拟软件PhotoNs-2中的计算主体——快速多极子方法(fast multipole method, FMM)进行移植和性能优化。针对目前研究中存在的计算效率不高、通信开销大问题，结合神威·太湖之光SW26010处理器架构特点，通过数据重整、超越函数计算重构、设计双缓冲和消息传递接口通信时合并发送树进行优化。相较于优化前，优化后的PhotoNs-2在3个不同算例规模下均取得约24倍的加速效果。提出的优化方案可以为其他高性能应用在神威·太湖之光平台上的移植与优化提供参考。