计算机工程与科学 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (10): 1711-1925.
王冬,刘壮,黄小猛
WANG Dong,LIU Zhuang,HUANG Xiaomeng
摘要: 地球系统模式是理解过去气候与环境演变机理、预估未来全球变化情景的关键工具。然而,计算机技术的快速发展为模式开发带来了编程、移植和优化方面的巨大挑战。面向地球系统模式的自动并行计算框架OpenArray 2.0,通过提供自定义算子接口,结合隐式并行、计算流图优化、自动代码生成、即时编译和动态调度I/O等技术,实现了模式开发与计算机底层并行架构的解耦。OpenArray 2.0允许用户使用类似Matlab的串行语法编写模式,而底层可在x86、申威、GPU等多种异构平台上实现并行执行。基于OpenArray 2.0开发的模式在x86平台19 200核下,可达到75%的并行效率,运行速度接近手工优化代码;在申威平台百万核环境下,实现了70%的扩展性;在GPU平台上也展现出优异的执行效率。OpenArray 2.0为地球系统模式的发展提供了一种极具潜力的替代工具,有望显著提升模式开发效率和计算性能。