试论中尺度数值预报模式mm5的并行技术分析与研究

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1、南开大学硕士学位论文中尺度数值预报模式MM5的并行技术分析与研究姓名：袁卫华申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：刘璟20040308摘婴中尺度数值预报模式MM5的并行技术分析与研究数值天气预报是当今气象预报不可缺少的重要工具，它的发展使气象预报成为了一个和超级计算机以及并行计算关系密切的领域。本论文从介绍数值天气预报的历史及其计算方法的特点开始，对美国宾州大学和美刚大气研究中心的中尺度数值预报模式MM5的算法及其可劳行性作了详细分机。沦文从软件和硬件两方面综述了目前和数值天气预报相关的并行计算研究的现状，通过对矩阵相乘算法的并行编程实现及运行试验，验证了并行计算的

2、～些普遍规律。沦文的主要部分是对中尺度数值预报模式MM5的并行化技术的分析与研究。通过对其单源一同源并行化思想的解释，以及并行化的关键技术⋯Fortran循环下标转换器(FLIC)和运行时间系统库(RSL)的分析，说明了。{·尺度数值预报模式MM5在并行计算机上运行的原理。通过中尺度数值预报模式M,Ⅺ15在不同机群系统上的运行试验，对其并行运行的特点进行了研究，从中得⋯了⋯些关于其并行运行的结论。最后论文对影响中尺度数值预报模式MM5并行运行效率的两个因素一负载平衡和并行I／O进行了分析，通过分析其原因给出了可能的解决办法并对令后的研究方向作了规划。关键字数值预报并行计算并行

3、化RSLFLICTheAnalysisandResearchOntheTechniqueofParallelizationOftheFifth—GenerationPennState／NCARMesoscaleModel(MM5)NumericalweatherpredictioniSanimportantt001incurrentweatherpredictionwork，it'Sdevelopmenthasmadeweatherpredictionbecomeanareawhichhasacloserelationshipwithsupercpmputerandparal

4、lelcomputing．Thispaperbeginswiththeintroductionofthehistoryandalgorithmofnumericalweatherprediction．analyzesthealgorithmandthepossibilityoftheparallelizationoftheFif1【h-GenerationPennState，NCARMesoscaleModeIfMM51indetailAftermakingasummaryonparallelcomputing，includingthehardwareandsoftware，

5、Iimplementthealgorithmofparallelmatrixmultiplicationanddosometesttovalidatesomegenerictheoryofparallelcomputing．mainpartofthispaperistheanalysisandresearchonthetechniqueofthepmlallelizationofMM5Byexplainingthethoughtofsinglesourceandsamesourceinpalallelimplementationandanalyzingthekeytechni

6、queoftheparallelization⋯一Fortranloopandindexconverter(FLIC)andparallelruntimesystemlibrary(RSL)，anexplanationoftheparallelimplementationofMM5ispresentedinthispaperPmlfoz‘i-nanceresultsobtainedbyrunningtheparallelmodelondifferentparalIelsystemal‘ealsopresented．Inthelastpartofthepaper,Ianalyz

7、etheload—balancingandparallelI／0thatimpacttherunningefficiencyofMM5’Sparallelrunningandgivesomepossiblesolving，makeoutaplanofresearchinthefuture．Ke、，WO!‘dsNumel’icalweatherpredictionParallel—computingParallelizationRSLFLIC1．1论文背景第一章绪论天气预报是一种计算和数据密集型的应用，也