格点QCD基础求解器及其异构计算实现的性能优化

作者：杨子江; 张克龙; 刘倩; 徐顺; 孙鹏

来源：计算机系统应用, 2022, 31(11): 358-364.

DOI：10.15888/j.cnki.csa.008774

• 格点量子色动力学
• 方程求解器
• 并行计算
• 异构计算

格点量子色动力学(格点QCD)是研究夸克、胶子等微观粒子间相互作用的重要理论和方法.通过将时空离散化为四维结构网格,并将量子色动力学的基本场量定义在网格上,让研究人员可以使用数值模拟方法,从第一性原理出发研究强子间相互作用和性质,但这个过程中的计算量极大,需要进行大规模并行计算.格点QCD计算的核心基础为格点QCD求解器,是程序运行主要的计算热点模块.本文研究在国产异构计算平台下格点QCD求解器的实现与优化,提出一套格点QCD求解器的设计实现,实现了BiCGSTAB求解器,显著降低了迭代次数;通过对奇偶预处理技术,降低了所求问题的计算规模;针对国产异构加速卡的特点,优化了Dslash模块的访存操作.实验测试表明,相比优化前的求解器获得了约30倍的加速比,为国产异构超算下格点QCD软件性能优化提供了有益的参考价值.

• 单位
  中国科学院计算机网络信息中心; 南京师范大学; 中国科学院大学