ARM计算环境下堆芯程序的移植*

明平洲，李治刚，刘 婷，芦 韡，刘 东，曾 辉，余红星

(1.中国核动力研究设计院，四川 成都 610213；2.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都 610213)

1 引言

堆芯计算涉及到的学科主要有反应堆物理、热工水力、力学和燃料性能等，它们的单学科计算或者多学科耦合计算均用于论证和分析堆芯内部存在的大量异质现象[1]。由于真实堆芯的解析解极难获得，采用不同的数值离散方法对各种物理数学方程进行工程求解成为计算相关研究人员的核心工作[2]。现阶段中国核动力研究设计院引进的基础集群计算设施采用异构设计，国产飞腾处理器组成的计算分区能够通过SLURM集群资源管理系统进行计算作业的分区投递。目前国内高端处理器市场主要有龙芯、飞腾和兆芯等品牌，其中天津飞腾信息有限公司研制的CPU已加入到开放的ARM生态系统，飞腾64位通用处理器产品兼容ARMv8指令集[3]，采用28 nm工艺流片，具备高性能和低功耗等特点，定位为中高端Intel至强服务器芯片的替代品。区别于Intel商用处理器使用的X86复杂指令集体系，ARM是典型的精简指令集体系，这使得集群计算机有不同特点的计算资源可使用。不同指令集体系下的处理器存在着不同特点[4]，在商用处理器受限或计算资源紧张的情况下，ARM计算资源有可能成为一种补充的数值计算资源。

本文研究移植的4个软件描述为：

(1)NACK-R是使用粗网节块法求解稳态中子扩散方程的C/C++程序[5]，常用于充当堆芯燃料管理软件的核心求解器，提供堆芯各个工况点下的通量分布和功率分布。……