计算机工程与科学

作者：刘忠民, 张翔, 马迪, 孙扬, 周磊, 邱琪, 龚春叶

单位：1.长沙理工大学计算机学院,湖南 长沙 410073；2.国防科技大学计算机学院,湖南 长沙 410073；3.32286部队,湖南 长沙 410073；4.国家超级计算天津中心,天津 300457

关键词：OpenFOAM,不可压缩流体模拟求解器,性能优化,单指令多数据（SIMD）,循环展开,内联汇编,加速比,

基金：国家自然科学基金(62032023,42104078,61902411)

流体力学开源软件OpenFOAM中的不可压缩等流体模拟求解器具有跨平台适用性,但它们的性能优化大多是针对Intel等现有架构的超算系统,故其算法优化无法发挥天河超算系统上ARM架构的向量化并行优势。为此,以不可压缩流体模拟求解器为研究对象,运用ARM向量化技术来优化它的对称高斯赛德尔法和对角不完全Cholesky预条件共轭梯度法,提升求解器的运行效率。为实现向量化目标,分析了2类求解算法的一次迭代中近邻网格单元间的关系,发现这些近邻单元数目最多为2,且近邻之间无依赖。利用该先验信息,以尽可能最小的成本改动原有算法代码,即新增4行if-else条件语句,就能向量化近邻单元,加速算法。不同配置下的实验结果表明,改进后算法的单核加速比最高为1.75,多核加速比最高为149.16,且并行效率仍有29.13%。

来源：2025年第12期

《计算机工程与科学》期刊编辑部

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