太湖之光上利用OpenACC移植和优化GTC-P

来源：计算机研究与发展杂志2018年第4期北京时间：

作者：王一超,林新华,蔡林金,TangWilliam,EthierStephane,王蓓,施忠伟,松岗聪,

摘要：神威“太湖之光”是最新一期Top500榜单上排名第一的超级计算机，实测峰值性能约93PFLOPS.该系统提供了基于指导语句的并行编程工具OpenACC，兼容OpenACC2.0编程标准，并添加了部分定制化功能.GTC-P是一个具有重要物理意义的科学应用，算法基于高性能计算领域中被广泛使用的PIC(particle-in-cell)方法.利用神威OpenACC并行编程模型在“太湖之光”上成功移植了GTC-P应用.在移植过程中，鉴于OpenACC编译器尚无法解决的性能瓶颈，提出了3种基于中间代码二次开发的优化方法：1)消除原子操作；2)避免低效的全局访存操作；3)手动添加SIMDintrinsics指令.实验结果表明，在64个从核上相比1个主核，优化后的函数charge和push分别实现了1.6倍和86倍的加速比，同时GTC-P代码整体取得了2.5倍的加速比.优化结果证明了基于中间代码的手动优化对利用神威OpenACC移植的PIC算法在“太湖之光”上的性能提升非常重要.

关键词：太湖之光, GTC-P, PIC算法, 神威, OpenACC,