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The PLUTO code on GPUs: Offloading Lagrangian Particle methods
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AI
DOI：10.1016/j.ascom.2026.101088.png)
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摘要
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PLUTO代码的拉格朗日粒子(LP)模块为预测大规模相对论性磁化天体物理流中由冲击加速粒子产生的非热发射提供了强大的模拟工具。LP代表具有给定能量分布的相对论粒子集合，该分布通过求解相对论宇宙线输运方程进行更新。该方法一致地包括了绝热膨胀、同步辐射和逆康普顿发射的影响。此类系统的大尺度特性产生了无界的计算需求，这只能通过针对现代计算硬件（如图形处理单元（GPU））来满足。在本工作中，我们提出了与GPU兼容的LP模块的C++重设计，该设计通过OpenACC编程模型和消息传递接口库，能够针对单个商业GPU以及多节点（预）百亿亿次级计算设施。该代码已在多达28672个并行CPU核心和1024个并行GPU上进行了基准测试，显示出80%至90%的弱缩放并行效率以及良好的强缩放能力。我们的结果表明，在128个完整GPU节点（每节点4个GPU）上解决相同的基准测试时，相比相同数量的高端CPU节点（每节点112个核心），速度提升了6倍。此外，我们通过将代码预测与两个测试案例的对应解析解进行比较，进行了代码验证。我们注意到，这项工作是更广泛项目的一部分，该项目旨在开发gPLUTO，即其遗产的新颖且经过修订的GPU就绪实现。
Keyword:
GPU
OpenACC
PLUTO code
High-performance computing (HPC)
Shock acceleration
Non-thermal emission
期刊
A
IF:
1.8
论文数:
90
被引数:
0