气象海洋高性能计算机测评系统研究与实现

黄瑞芳, 刘俊铖, 鲍振华

(中国人民解放军61741部队信息中心,北京100094)

0 引言

高性能计算机(简称HPC)测评是高性能计算领域的核心技术和挑战性课题,应用于HPC设计生产、选型购置、应用维护全生命期,指导系统性能定位、应用优化、性能比较、性能验证和系统调优。气象海洋环境数值预报是气象水文保障的核心业务,其发展水平与高性能计算技术的发展和应用水平密切关联,是HPC的主要应用领域。从应用的角度来说,选择适合行业大型软件高效、可靠运行的HPC系统,既是保证核心业务能力有效发挥的必然要求,又是保护投资、发挥效益、降低成本开销的客观需要,因此,气象用户对行业高性能计算机测评有迫切需要。

1 气象海洋应用计算特征分析

气象海洋应用的计算特征包括:矩阵转置在内的全局通信、大I/O、高度并行、计算量随分辨率成指数增长、背景场和初试数据量大等特点,要求很高的综合系统性能。

1.1 全球中期数值天气预报模式

全球中期数值天气预报模式的谱方法计算内核发源于欧洲中期数值预报中心,模式在中国广泛应用,是国家和军队数值天气预报业务系统的核心模式。模式包含了典型的大气动力和热力过程,物理过程完善,大量使用快速傅立叶变换(FFT)、勒让德变换等典型算法。模式能够测试HPC运行全球谱模式和集合预报的能力。能够测试:

(1)HPC对中期预报核心模式的可移植性;

(2)HPC进行数据密集和通信密集计算的吞吐能力;

(3)HPC在容量计算时达到能力极限的持续计算能力;