面向异构多核千万亿次并行机的辐射流体力学并行算法研究

针对多介质辐射流体力学问题，结合异构多核千万亿次并行机体系结构多核处理器缓存命中率、指令级并行效率和系统通讯带宽、通讯延迟、问题规模和问题结构等因素，研究异构多核下的并行性能评估数学模型；结合辐射流体力学问题的计算与通讯特征，及异构多核并行机多核之间共享缓存、单核内对同步多线程的支持及单节点内处理核数量多的特点，研究并行性能优化技术；充分发挥多核对数据密集型处理快的特点，研究新的区域分解并行预处理技术；基于降低全局通讯次数，研制适合于异构多核并行机的并行Krylov迭代方法，解决迭代方法并行计算的瓶颈问题；基于GPU-CPU混合编程模式，研制适合于异构多核千万亿次并行机的并行线性代数解法器，使得所研制的方法可扩展到上万个核，并行效率达到30%以上；研究适合于异构多核并行机的混合精度Newton-Krylov子空间迭代方法；将所得成果应用于辐射流体力学实际问题的数值模拟，提高模拟的整体效率。

针对多介质辐射流体力学问题，结合异构多核千万亿次并行机体系结构多核处理器缓存命中率、指令级并行效率和系统通讯带宽、通讯延迟、问题规模和问题结构等因素，研究了异构多核下的并行性能评估数学模型；结合辐射流体力学问题的计算与通讯特征，及异构多核并行机多核之间共享缓存、单核内对同步多线程的支持及单节点内处理核数量多的特点，研究了一系列并行性能优化技术；充分发挥多核对数据密集型处理快的特点，研究了多级区域分解并行预处理技术；基于降低全局通讯次数，研制适合于异构多核并行机的一系列并行Krylov迭代方法，解决迭代方法并行计算的瓶颈问题；基于GPU-CPU混合编程模式，研制适合于异构多核千万亿次并行机的并行线性代数解法器软件包，实现了混合精度Newton-Krylov子空间迭代方法；研制的方法和技术可扩展到12万个核，并行效率达到80%以上，提高了辐射流体力学数值模拟的整体效率。