[發明專利]具有多重條件判別的循環優化方法

在審

• 申請號: 201910910098.7
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN112560163A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 徐金秀;郭恒;黃則強;徐占;李芳;房田文;李中華
• 申請（專利權）人: 無錫江南計算技術研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F30/25;G06F30/23;G06F111/08;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 王健

本發明公開一種具有多重條件判別的循環優化方法，包括以下步驟：S1、分析程序運行時的時間熱點函數，找出時間熱點函數中一個或多個耗時程序段；S2、若S1中找到的循環段為多重條件判別的循環段，執行下一步；S3、開始第一重循環；S4、開始第二重循環；S5、重復類似S3或S4過程；S6、判斷最內層循環條件的邏輯值：若為“真”，進行原方法的核心計算、執行S6，若為“假”，直接開始最內層循環的下一個值計算；S7、重復步驟S6，完成最內層循環計算；S8、依據步驟S7的處理方法，依次完成S5、S4、S3步驟相應的循環，完成整個多重循環段的計算。本發明使大規模并行計算的性能有顯著提升，提高相關問題的求解效率，從而提高整個應用系統的計算運行效率，對實際工程課題的數值模擬有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種具有多重條件判別的循環優化方法，屬于計算機技術領域。

背景技術

稀薄氣體動力學中，DSMC(Direct Simulation Monte Carlo直接仿真蒙特卡羅)方法是目前應用最廣泛的數值模擬方法，高性能計算軟件系統對高超聲速飛行器高空稀薄流動氣動力/熱精確模擬，對飛行器再入熱防護設計、彈道控制、羽流污染防護設計等具有重要的作用。高超聲速飛行器研究與數值模擬是我國航空航天領域的重大研究方向，DSMC數值模擬方法是目前最廣泛的稀薄氣體動力學數值模擬方法，高空稀薄氣體流動的氣、動、熱精確模擬對飛行器再入設計等具有重要的作用。

隨著數值計算的研究發展，應用軟件系統的大規模高效并行方法也得到很大發展，科學計算類應用朝著多物理、多維度、多尺度耦合的方向發展，帶來的問題是程序中需要對多種物理過程、多種維度、多種尺度等不同的問題需分別采用不同的處理方法，于是代碼中常常出現多重循環內各循環均包含條件判別，即多重條件判別問題。

由于歷史原因，目前很多科學計算領域的應用程序尚未考慮多重條件判別問題帶來的性能瓶頸問題。隨著數值模擬問題規模的增加，循環量海量增加，多重條件判別給計算效率帶來的負面影響呈倍數增長，有時甚至成為應用系統數值模擬的主要瓶頸之一。如DSMC算法的初始化計算中有多重條件判別計算，當計算規模較大時，程序運行的初始化時間需要兩個多小時，不僅增加了模式計算時間，也給程序的并行調試與優化帶來了極大的不便。為了解決大規模數值計算求解中，多重條件判別問題帶來的性能瓶頸，需要開展細致的算法研究及代碼級優化驗證。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有多重條件判別的循環優化方法，該具有多重條件判別的循環優化方法使大規模并行計算的性能有顯著提升，提高相關問題的求解效率，從而提高整個應用系統的計算運行效率，對實際工程課題的數值模擬有重要意義。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種具有多重條件判別的循環優化方法，多重循環指大于等于4重的循環，多重條件C_X、C_Y、C_Z、…為邏輯變量；

包括以下步驟：

S1、利用性能分析工具或打印輸出信息，分析程序運行時的時間熱點函數，找出時間熱點函數中一個或多個耗時程序段；

S2、若S1中找到的循環段為多重循環，且進行核心計算的一個或多個條件判別在最內層循環進行，則稱多重條件判別的循環段，執行下一步；

S3、開始第一重循環：判別第一重循環涉及的條件C_X的邏輯值，若C_X為“真”，執行S4，若C_X為“假”，直接開始本循環的下一個值計算；

S4、開始第二重循環：判別第二重循環涉及的條件C_Y的邏輯值：若C_Y為“真”，執行S5，若C_Y為“假”，直接開始本循環的下一個值計算；

S5、重復類似S3或S4過程：依次對每重循環的計算條件進行判別，直到最內層循環的條件判別；