申请/专利权人：国家海洋环境预报中心

申请日：2022-11-25

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN116187118B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F17/11;G06F9/50;G06F111/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2023.06.16#实质审查的生效;2023.05.30#公开

摘要：本发明涉及一种基于多GPU并行的多目标区域精细化海啸传播计算方法，包括：基于球坐标系统的多目标区域的多层网格嵌套信息及相关信息，CPU和GPU初始化相关参数及变量，每一GPU按照由外向内的顺序依次计算每一层网格的海啸传播过程，在达到结束条件时，将计算结果发送CPU；针对待处理的至少一个目标区域的第N层网格，CPU读取第N层网格的相关参数及变量以传输至指定的GPU；每一GPU进行海啸传播计算，按照逐层递进方式执行，直至处于最内层的目标区域完成海啸计算。上述CPU协同控制所有目标区域的计算，每个GPU单独负责一个目标区域所有层级网格的计算流程；目标区域数量不大于GPU的数量，充分发挥多GPU的整体计算性能。

主权项：1.基于多GPU并行的多目标区域精细化海啸传播计算方法，其特征在于，包括：S01、计算设备接收到海啸传播计算的启动指令后，读取预先确定的多目标区域的网格嵌套信息、水深数据和海啸源信息，所述多目标区域的网格嵌套信息为球坐标系下针对每个目标区域逐层加密的网格信息和对应的多计算区域；所述计算区域为由目标区域逐层向外扩大并最终包含海啸源的多层地表空间曲面，每一计算区域均设置了不同层级的一套网格信息，最内层为目标区域；S02、所述计算设备的CPU和GPU初始化海啸源信息对应的海啸传播计算所需参数和变量；GPU计算所有目标区域共享的第一层网格的海啸传播过程，在达到结束条件时，将计算结果发送CPU；针对待处理的至少一个目标区域的第N层网格区域，所述CPU读取第N层网格区域的网格信息、水深数据及第N层网格区域的边界信息；预处理后传输至指定的GPU；N为大于等于2的自然数，计算区域的最外层网格为第一层；S03、每一GPU接收所述CPU传输的预处理信息，进行海啸传播计算，在达到结束条件时，将第N层网格区域的计算结果发送所述CPU，所述CPU根据第N层网格区域的计算结果提取第N+1层网格区域边界信息，并将第N+1层网格区域边界信息传输至GPU，按照由外向内的顺序独立执行，直至目标区域完成海啸传播计算，所述CPU将所有目标区域的结果进行输出；其中，S02包括：针对待处理的至少一套网格区域的第N层网格区域，所述计算设备的CPU读取水深数据和网格信息，判断第N层网格区域相邻嵌套层之间的网格分辨率是否满足第一预设条件，若满足，则基于读取的水深数据对第N层网格区域内每一网格赋予网格点水深数据和高程数据；以及，判断第N层网格区域积分时间步长是否满足该层所属区域水深条件下的计算稳定性，若满足；将满足第一预设条件和计算稳定性的第N层网格区域的信息传输至指定GPU，第N层网格区域的信息包括：第N层网格区域内所有网格点水深数据和高程数据、网格分辨率、积分时间步长和经纬度区域信息、设定的波高条件和常参数；所述第一预设条件为预先定义第N层和第N+1层网格区域的网格分辨率为1:4，或1:3；S02中的GPU计算所有目标区域共享的第一层网格的海啸传播过程，在达到结束条件时，将计算结果发送CPU，包括：GPU求解一个积分时间步长内的质量连续和动量方程，采用辐射边界条件处理边界；根据设定的波高条件，遍历网格点判断海啸是否已经到达并记录；在相邻内层网格的4个边界处，抽取与边界相邻两侧网格点的海啸变量并记录，变量包括海表面起伏Z，X方向平均流速U和Y方向平均流速V时间序列；更新相邻时刻的海啸变量，并进入下一个积分时间步长的计算；直至达到结束条件；所述结束条件为：设定的计算时长。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 国家海洋环境预报中心 基于多GPU并行的多目标区域精细化海啸传播计算方法

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