t63全球海气耦合模式的并行计算 (1)

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1、上海交通大学硕士学位论文T63全球海气耦合模式的并行计算姓名：张天刚申请学位级别：硕士专业：计算机技术指导教师：陆鑫达;陆林生20041001附件四上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名张天刚日期2004年10月15日1附件五上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了

2、解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密在年解密后适用本授权书本学位论文属于不保密请在以上方框内打学位论文作者签名张天刚指导教师签名陆鑫达日期2004年10月15日日期2004年10月15日2上海交通大学工程硕士研究生学位论文T63全球海气耦合预报模式的并行计算摘要本文详细分析了T63全球海气耦合模式的算法结合T63全球海气耦合模式的业务预报运

3、行方式在分析了它的基本流程及串行运行时间的基础上针对其巨大的计算量以及数据流特点提出了基于纬圈的一维并行算法将沿纬圈进行的Fourier空间的计算采用分布并行计算数据按纬圈分布到各个处理器并对I/O算法和部分数学函数作了比较有效的优化诸如采用I/O缓存技术向量化技术和使用高效的数学库等优化策略在神威系列并行计算机上实现了该并行算法对并行计算的输出数据进行正确性分析通过GrADS工具包数据可视化所完成的定性分析以及定量分析证明并行计算结果正确其中定量分析中采用了两种误差分析方法对串行计算结果数据与并行计算结果数据进行了均方根误差分析和平均相对

4、误差分析对实验结果进行效率分析表明在使用6-8个处理器时达到较好的并行效果最大可扩展至48个处理器T63全球海气耦合模式在不断的研究与发展过程中模式研究人员要不断的对内部的算法和预报方案订正和修改针对不同的预报需求其运算方案将会有比较大的变动本文所设计的基于纬圈的一维1上海交通大学工程硕士研究生学位论文并行算法对于模式内部具体算法和运算方案改动很少在模式研究和变动过程中模式研究人员无须对并行计算有非常深入的了解即可实现并行计算就这方面来讲一维并行较多维并行有较大优势例如在IPCC政府间气候变化专门委员会项目国家气候中心所承担的部分计算任务中

5、在本文所完成的T63全球海气耦合模式并行版本基础上替换了辐射方案后实现了并行计算关键词大气模式海洋模式海气耦合模式空间转换并行算法数据分布2上海交通大学工程硕士研究生学位论文THEPARALLELIMPLEMENTATIONOFTHET63GLOBALAIR-SEACOUPLEDMODELABSTRACTThispaperfirstintroducesthepropertiesandthefundamentalprinciplesoftheT63globalair-seacoupledmodel.Andthenbasedontheanaly

6、sisofthemainprocessingprocedureandtherunningtimeofsequentialalgorithmofthemodel,wedevelopalatitude-basedparallelizedmethod:thelatitude-basedFourierspacewithdistributedandparallelcomputationanddispersingthedatatoindividualprocessorsaccordingitslatitude.ThenweoptimizetheI/Om

7、ethodandsomemathematicfunctionsbyusingseveraloptimizingstrategiessuchasI/Obuffertechnology,vectortechnologyandeffectiveMathematicLibrary.AllofthesehavebeenimplementedontheSeriesofSUNWAYParallelComputers,andtheexperimentalresultsofparallelcomputinghaspassedthecorrectnessche

8、ckonqualitativeanalysisandquantitativeanalysiscompletedby3上海交通大学工程硕士研究生学位论文GrADSkitatoolw