刘 旭,张曦煌,刘 钊,吕小敬,朱光辉

(1.江南大学 物联网工程学院,江苏 无锡 214122; 2.国家超级计算无锡中心,江苏 无锡 214072; 3.清华大学,北京 100084; 4.无锡航天江南数据系统科技有限公司,江苏 无锡 214000)

0 概述

近年来,科学家通过超级计算机模拟研究揭示了早期宇宙中星系与暗物质的形成过程。据估计,暗物质约占宇宙物质的85%,占总能量密度的1/4。由于暗物质对整个电磁光谱而言都是不可见的,因此需要在超级计算机上对暗物质演化模型的建立过程进行数值模拟。宇宙学模拟对于科学家研究非线性结构的形成以及暗物质、暗能量等假想形式具有重要作用,并且宇宙N体模拟已成为超级计算机的主要应用。

超级计算机作为大规模高分辨率模拟和应用的重要工具,在过去几十年发展迅速。在20年内,顶级超级计算机的峰值性能已经从每秒1012次浮点运算(TFLOPS)增长到每秒1015次浮点运算(PFLOPS),现在正朝着每秒1018次浮点运算(EFLOPS)迈进。这种快速的增长趋势很大程度上是源于使用GPU或多核芯片等加速器设备的异构架构兴起。我国的神威太湖之光超级计算机由40 960块自主研发的多核芯片SW26010组成,整个系统具有1 000多万个内核,峰值性能为125 PFLOPS。神威太湖之光强大的计算能力使其成为解决超大规模问题的理想平台。因此,自2016年神威太湖之光发布以来,已经在这台超级计算机上进行了大量的前沿研究和多个领域的应用。然而,至今没有任何软件能够在神威太湖之光上模拟具有数万亿个粒子的超大N体系统。……