张亚英，吴乘胜，王建春，顾寒锋

（1.中国船舶科学研究中心，江苏无锡 214082；2.国家超级计算无锡中心，江苏无锡 214072）

0 引 言

由于“主频墙”、“通信墙”和“功耗墙”等的限制，近年来超级计算机架构正在发生由同构向异构发展的变革。以2020年11月发布的超级计算机TOP500[1]榜单为例，其中约30%采用了加速卡或协处理器，且近十年来登顶的超级计算机均采用异构处理器或异构节点，这种趋势表明异构已经成为超级计算机的发展趋势，并在性能上有显著的优势。

异构与同构的差异在于：同构架构中所有的计算核心都由CPU构成，所有计算核心的逻辑处理能力和数据计算能力都很强，不受计算任务复杂度的影响；缺点是成本高、功耗大。异构与同构相比，计算核心的种类不同，一般包含CPU和协处理器，或者将两种不同功能的计算核心集成在单个芯片上形成异构众核处理器。异构系统通过CPU 调度加速硬件或加速核可以实现深层次的并行，使计算任务划分更加细化。典型的异构模式包括CPU+GPU、CPU+MIC，以及我国第一台全部采用自主技术构建的世界第一的超级计算机——“神威·太湖之光”所采用的SW26010处理器。

异构体系使超级计算机的计算能力大幅度提升，但同时对CFD 高性能计算也是挑战。要实现对计算资源的充分利用，需要从数值算法、数据结构、计算流程等各个层面进行重构和优化。在面向神威超算平台的CFD 并行计算方面，国内不少研究人员开展了研究工作。Ren等[2]将OpenFOAM 移植到“神威·太湖之光”上并进行了优化，优化后主从核协同使用，相较于纯主核应用加速了3.55 倍，单个SW26010 处理器较Intel x86 处理器加速了1.18 倍；……