Sustained Petascale Performance of Seismic Simulations with SeisSol on SuperMUC
Sustained Petascale Performance of Seismic Simulations with SeisSol on SuperMUC
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在 SuperMUC 上使用 SeisSol 进行地震模拟的持续千万亿次性能
DOI：
10.1007/978-3-319-07518-1_1
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发表时间：
--
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
A.-A. Gabriel and C. Pelties
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
A. Breuer;A. Heinecke;S. Rettenberger;M. Bader;A.-A. Gabriel and C. Pelties
在真实的3D地球模型中进行地震模拟需要千万亿甚至亿亿万级的计算能力来捕捉与科学和工业应用高度相关的小尺度特征。在本文中，我们提出了SeisSol的优化-地震波传播求解器的基础上任意高阶精确导数间断伽辽金（ADER-DG）方法完全自适应，非结构化四面体网格-在生产条件下以千万亿次性能运行模拟。改进覆盖整个仿真链：从增强的ADER时间积分到高度可扩展的网格输入例程，再到最内层稀疏/密集矩阵内核的硬件感知优化。在SuperMUC机器上进行的强和弱缩放研究表明，在147 k内核上，并行效率高达90%，浮点峰值效率高达45%。在生产条件下（108个网格单元，5·1010个自由度，5秒模拟时间）的模拟中，我们实现了1.09 PFLOPS的持续性能。
Seismic simulations in realistic 3D Earth models require peta- or even exascale computing power to capture small-scale features of high relevance for scientific and industrial applications. In this paper, we present optimizations of SeisSol – a seismic wave propagation solver based on the Arbitrary high-order accurate DERivative Discontinuous Galerkin (ADER-DG) method on fully adaptive, unstructured tetrahedral meshes – to run simulations under production conditions at petascale performance. Improvements cover the entire simulation chain: from an enhanced ADER time integration via highly scalable routines for mesh input up to hardware-aware optimization of the innermost sparse-/dense-matrix kernels. Strong and weak scaling studies on the SuperMUC machine demonstrated up to 90% parallel efficiency and 45% floating point peak efficiency on 147k cores. For a simulation under production conditions (108grid cells, 5·1010degrees of freedom, 5 seconds simulated time), we achieved a sustained performance of 1.09 PFLOPS.
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