水利科學高性能并行計算平臺構建.pdf

1、中國有著世界頂級的大型水利水電工程，例如三峽大壩、小浪底水利樞紐、南水北調工程。隨著水利工程規(guī)模的擴大和復雜力學問題求解分析的深入，其科學計算的“瓶頸”日趨嚴重。即使簡化了模型的算法，一次計算仍然需要幾小時、幾天乃至數(shù)十天的時間，嚴重制約了水利學科的發(fā)展，工程師和科學家的許多理論和設想都因為計算能力的限制而無法得到實現(xiàn)。因此急需采用現(xiàn)代信息技術，建立高性能并行計算基礎平臺，為水利學科的研究提供技術支撐。 本文在詳細調研了國內外大

2、型高性能并行計算平臺構建方案、軟件環(huán)境配置、并行環(huán)境搭建以及硬軟件計算能力資源管理等基礎上，結合水利部“948”引進項目“水利科學計算與仿真分析大型服務器系統(tǒng)”，構建了以Sun Fire 6800服務器為核心的高性能并行計算硬件和軟件平臺，并對系統(tǒng)的浮點性能和MPI通信性能進行了基準測試。同時本文還在該計算平臺上進行了有關基于消息傳遞模式的并行程序開發(fā)研究，利用MPI和Fortran95編寫了基于Cannon算法的矩陣相乘并行程序，程序

3、運行結果表明采用并行程序求解矩陣相乘問題可以大幅度減少計算時間，提高計算效率。最后，針對混凝土靜動力學分析的數(shù)值模擬程序，從多個方面考慮了其中的并行算法設計，并在Sun Fire6800上對采用了71013個網格點和78800個有限單元的問題進行數(shù)值模擬，原串行程序需要約15天，而該并行程序只需2小時零2分鐘，并行算法的開發(fā)對加速混凝土材料的研究具有重大的意義。 目前，在水利水電行業(yè)高性能并行計算技術應用不是很多，希望本文的研究