In September 2013, the large laser-

In September 2013, the large laser-based inertial confinement fusion device housed in the National Ignition Facility at Lawrence Livermore National Laboratory, was widely acclaimed to have achieved a milestone in controlled fusion -- successfully initiating a reaction that resulted in the release of more energy than the fuel absorbed. Despite this success, we remain some distance from being able to create controlled, self-sustaining fusion reactions. Inertial Confinement Fusion (ICF) represents one leading design for the generation of energy by nuclear fusion. Since the 1950s, ICF has been supported by computing simulations, providing the mathematical foundations for pulse shaping, lasers, and material shells needed to ensure effective and efficient implosion. The research presented here focuses on one such simulation code, EPOCH, a fully relativistic particle-in-cell plasma physics code, developed by a leading network of over 30 UK researchers. A significant challenge in developing large codes like EPOCH is maintaining effective scientific delivery on successive generations of high-performance computing architecture. To support this process, we adopt the use of mini-applications -- small code proxies that encapsulate important computational properties of their larger parent counterparts. Through the development of a mini-app for EPOCH (called miniEPOCH), we investigate known time-step scaling issues within EPOCH and explore possible optimisations: (i) Employing loop fission to increase levels of vectorisation, (ii) Enforcing particle ordering to allow the exploitation of domain specific knowledge and, (iii) Changing underlying data storage to improve memory locality. When applied to EPOCH, these improvements represent a 2.02× speed-up in the core algorithm and a 1.55× speed-up to the overall application runtime, when executed on EPCC's Cray XC30 ARCHER platform.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กันยายน 2013 อุปกรณ์ฟิวชั่นแบบเลเซอร์ขนาดใหญ่ขังแรงตั้งอยู่ในจุดระเบิดชาติที่ลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ชาติห้องปฏิบัติการ เป็นรางวัลอย่างกว้างขวางเพื่อประสบความสำเร็จก้าวในควบคุมฟิวชั่น - เรียบร้อยเริ่มต้นปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดการปล่อยพลังงานมากขึ้นกว่าน้ำมันดูดซึม แม้ มีความสำเร็จนี้ เรายังคงบางระยะห่างจากการสามารถสร้างควบคุม ปฏิกิริยาหลอมรวมตนเองอย่างยั่งยืน แรงขัง Fusion (ICF) แสดงออกแบบชั้นนำที่หนึ่งสำหรับการสร้างพลังงานจากนิวเคลียร์ฟิวชั่น ตั้งแต่ปี 1950, ICF ได้รับได้รับการสนับสนุน โดยการคำนวณจำลอง ให้รากฐานทางคณิตศาสตร์สร้างพัลส์ เลเซอร์ และเปลือกวัสดุว่าจะระเบิดที่มีประสิทธิภาพ และประสิทธิผล การวิจัยนำเสนอที่นี่เน้นบนหนึ่งดังกล่าวจำลองรหัส ยุค อนุภาคในเซลล์พลาสม่า relativistic เต็มฟิสิกส์รหัส พัฒนา โดยเครือข่ายนักวิจัยสหราชอาณาจักรกว่า 30 ชั้นนำ ความท้าทายสำคัญในการพัฒนารหัสใหญ่เหมือนยุคคือการรักษาส่งผลทางวิทยาศาสตร์บนของสถาปัตยกรรมระบบคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง เพื่อสนับสนุนกระบวนการนี้ เรานำใช้มินิ-การใช้งาน - เล็กรหัส proxies ที่ encapsulate สำคัญคำนวณคุณสมบัติของพวกแม่ใหญ่ ผ่านการพัฒนามินิ-app สำหรับยุค (เรียก miniEPOCH), เราตรวจสอบปัญหาปรับเวลาขั้นตอนภายในยุค และสำรวจปรับได้: (i) จ้างวนฟิชชันเพิ่มระดับของ vectorisation, (ii) อนุภาค Enforcing สั่งให้แสวงหาประโยชน์จากความรู้เฉพาะโดเมน และ, (iii) การเปลี่ยนการจัดเก็บข้อมูลพื้นฐานในการปรับปรุงหน่วยความจำท้องถิ่น เมื่อใช้กับยุค ปรับปรุงเหล่านี้แสดงเพิ่มความเร็วเป็น 2.02 ×ในอัลกอริทึมหลักและเพิ่มความเร็วเป็น 1.55 ×การรันไทม์แอพลิเคชันโดยรวม เมื่อดำเนินการบนแพลตฟอร์มของ EPCC Cray XC30 ARCHER

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในเดือนกันยายน 2013, เลเซอร์ที่ใช้อุปกรณ์เฉื่อยคุมขังฟิวชั่นขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ในสถานที่แห่งชาติจุดระเบิดที่ Lawrence Livermore National Laboratory เป็นรางวัลกันอย่างแพร่หลายจะประสบความสำเร็จขั้นในฟิวชั่นควบคุม - ประสบความสำเร็จในการเริ่มต้นการเกิดปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานที่มากขึ้น กว่าเชื้อเพลิงดูดซึม อย่างไรก็ตามความสำเร็จนี้เรายังคงอยู่ห่างจากความสามารถในการสร้างการควบคุมด้วยตนเองอย่างยั่งยืนปฏิกิริยาฟิวชัน เฉื่อยเก็บตัวฟิวชั่น (ICF) เป็นหนึ่งในผู้นำด้านการออกแบบในการสร้างพลังงานโดยการฟิวชั่นนิวเคลียร์ ตั้งแต่ปี 1950, ICF ได้รับการสนับสนุนโดยการจำลองการคำนวณให้รากฐานทางคณิตศาสตร์สำหรับการสร้างการเต้นของชีพจรเลเซอร์และเปลือกหอยวัสดุที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีประสิทธิภาพและประสิทธิผลการระเบิด งานวิจัยที่นำเสนอนี้มุ่งเน้นไปที่หนึ่งเช่นรหัสจำลองยุคอนุภาคในเซลล์รหัสฟิสิกส์พลาสมาความสัมพันธ์อย่างเต็มที่พัฒนาโดยเครือข่ายชั้นนำของนักวิจัยกว่า 30 สหราชอาณาจักร ความท้าทายที่สำคัญในการพัฒนาขนาดใหญ่เช่นรหัสกาลคือการรักษาที่มีประสิทธิภาพการจัดส่งทางวิทยาศาสตร์ในรุ่นหลังของสถาปัตยกรรมประมวลผลประสิทธิภาพสูง เพื่อสนับสนุนกระบวนการนี้เรานำมาใช้มินิการใช้งาน - ผู้รับมอบฉันทะโค้ดขนาดเล็กที่อัดแน่นด้วยคุณสมบัติที่สำคัญในการคำนวณของคู่พ่อแม่ของพวกเขาที่มีขนาดใหญ่ ผ่านการพัฒนาของแอปขนาดเล็กสำหรับกาล (เรียกว่า miniEPOCH) เราจะตรวจสอบเป็นที่รู้จักในเวลาขั้นตอนการปรับปัญหาภายในกาลและสำรวจความเป็นไปได้ optimisations: (i) พนักงานฟิชชันห่วงในการเพิ่มระดับของ vectorisation (ii) การบังคับใช้การสั่งซื้ออนุภาคที่จะอนุญาตให้ การใช้ประโยชน์จากความรู้เฉพาะโดเมนและ (iii) การเปลี่ยนการจัดเก็บข้อมูลพื้นฐานในการปรับปรุงท้องที่หน่วยความจำ เมื่อนำไปใช้กับยุคการปรับปรุงเหล่านี้เป็นตัวแทน 2.02 ×ความเร็วขึ้นมาในขั้นตอนวิธีการหลักและ 1.55 ×ความเร็วขึ้นไปโปรแกรม runtime โดยรวมเมื่อดำเนินการบนแพลตฟอร์มเครย์ XC30 ARCHER EPCC ของ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ในเดือนกันยายน 2013 , เลเซอร์ขนาดใหญ่ตามแบบฟิวชั่นอุปกรณ์จำกัดตั้งอยู่ในห้องจุดระเบิดแห่งชาติ Lawrence Livermore National Laboratory เป็นรางวัลอย่างกว้างขวางที่จะได้รับ บริษัท ควบคุมการผสม -- เรียบร้อยแล้วเริ่มต้นปฏิกิริยาที่ส่งผลในการปล่อยพลังงานมากกว่าน้ำมันดูดซึม แม้จะมีความสำเร็จนี้เราอยู่ห่างจากการสามารถสร้างตนเองที่ควบคุมปฏิกิริยาฟิวชั่น แบบฟิวชั่น จำกัด ( ICF ) หมายถึงหนึ่งในผู้นำด้านการออกแบบเพื่อการผลิตพลังงานจากนิวเคลียร์ ฟิวชั่น ตั้งแต่ปี 1950 , ICF ได้ถูกสนับสนุน โดยจำลองคอมพิวเตอร์ให้รากฐานทางคณิตศาสตร์สำหรับชีพจรการเลเซอร์และเปลือกเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพจะระเบิด งานวิจัยที่นำเสนอนี้เน้นเช่นการจำลองรหัส , ยุค , อนุภาคฟิสิกส์พลาสมาเซลล์แสงอย่างเต็มที่ในรหัสการพัฒนาโดยผู้นำเครือข่ายกว่า 30 นักวิจัย UK ความท้าทายที่สำคัญในการพัฒนารหัสขนาดใหญ่เช่นการส่งมอบที่มีประสิทธิภาพในยุควิทยาศาสตร์รุ่นต่อเนื่องของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง เพื่อสนับสนุนกระบวนการนี้ เรา adopt ใช้ขนาดเล็กโปรแกรม -- ขนาดเล็กรหัสผู้รับมอบฉันทะที่แค็ปซูลคุณสมบัติของผู้ปกครองสำคัญคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ counterparts ผ่านการพัฒนา Mini App สำหรับยุค ( เรียกว่า miniepoch ) เรารู้จักขั้นตอนการตรวจสอบเวลาของปัญหาภายในยุคสมัยและสำรวจ optimisations เป็นไปได้ : ( i ) การใช้ห่วงการเพิ่มระดับของ vectorisation , ( ii ) การสั่งให้อนุภาคการใช้ความรู้โดเมนที่เฉพาะเจาะจงและ ( 3 ) การจัดเก็บข้อมูลพื้นฐาน ปรับปรุงภายในหน่วยความจำ เมื่อใช้กับยุคสมัย การปรับปรุงเหล่านี้แสดงถึง 2.02 ×ความเร็วในแกนขั้นตอนวิธีและความเร็ว 1.55 ×กับ Runtime โปรแกรมโดยรวม เมื่อรันบน epcc ของเครย์ xc30 อาร์เชอร์ แพลตฟอร์ม