[发明专利]SOR的并行通信优化方法

权利要求书

1、SOR的并行通信优化方法，其特征在于：优化方法分为两个阶段顺序进行，包括串行执行阶段和并行执行阶段；将1维空间网格点和1维时间点组成1+1维的迭代空间网格系统S_{node_space(Z，T)}，Z为一维的网格空间，T表示时间空间；其中网格点Pnode定义为：Pnode(x，t)＝{u_x(t)|(x∈Z，t∈T)}，x表示一维网格点，t表示时间维，u_x(t)表示1+1维迭代空间内的网格点；

第一阶段：串行执行阶段

步骤1.网格块划分

用区域分解方法将网格区域S_{node_space(Z，T)}在T＝0处进行等份划分，划分后使得每块网格Sub_Snode_space(m，t＝0)中的网格点数为R，1≤m≤L，m表示t＝0时的第m个网格块，L为t＝0时的总块数，R满足R>2K，K为单向迭代次数，K的值为cache大小的一半；

步骤2.在网格块的基础上，沿时间轴对网格区域进行划分

划分方法采用时滞技术，对每层网格子区域修正其边界，修正方法描述如下：

a)对于奇数K层循环中的第一个网格块：

Sub_Snode_space(m＝1，t＝k)＝Sub_Snode_space(m＝1，t＝k-1)-Pynode(m，k-1)，其中，Pynode(m，k-1)为第m个网格块在第k-1次迭代时间步的右边界点；

b)对于奇数K层循环中的最后一个网格块，即第L个网格块：Sub_Snode_space(m＝L，t＝k)＝Sub_Snode_space(m＝L，t＝k-1)+Pynode(m-1，k-1)，其中，Pynode(m-1，k-1)为第m-1个网格块在第k-1次迭代时间步的右边界点；

c)对于奇数K层循环中的除第一个和最后一个网格块外的其他网格块：Sub_Snode_space(m，t＝k)＝Sub_Snode_space(m，t＝k-1)+Pynode(m-1，k-1)-Pynode(m，k-1)；

d)对于偶数K层循环中的最后一个，即第L个网格块：Sub_Snode_space(m＝L，t＝k)＝Sub_Snode_space(m＝L，t＝k-1)-Pznode(m，k-1)，其中，Pznode(m，k-1)为第m个网格块在第k-1次迭代时间步的左边界点；

e)对于偶数K层循环中的第一个网格块：Sub_Snode_space(m＝1，t＝k)＝Sub_Snode_space(m＝1，t＝k-1)+Pznode(m+1，k-1)，其中，Pznode(m+1，k-1)为第m个网格块在第k-1次迭代时间步的左边界点；

f)对于偶数K层循环中的除第一个和最后一个网格块外的其他网格块：Sub_Snode_space(m，t＝k)＝Sub_Snode_space(m，t＝k-1)+Pznode(m+1，k-1)-Pznode(m，k-1)；

以上修正中，1≤k≤K；

边界修正后，在奇数K次迭代中，网格块和相应的边界点组成了下层空间网格条块b_tile1～b_tileL，在偶数K次迭代中，网格块和相应的边界点组成了上层网格条块t_tile1～t_tileL；

步骤3.按空间网格条块顺序执行SOR方法

网格条块生成后，按条块顺序执行，以条块内部网格点层作为内部执行序，条块序作为外部执行序，其执行顺序描述如下：

对于奇数K层循环中，依次执行块b_tile1～b_tileL，每个块内，按时间步顺序执行，每个时间步是按照从左到右的顺序进行计算；

对于偶数K层循环中，依次执行块t_tile1～t_tileL，每个块内，按时间步顺序执行，每个时间步是按照从右到左的顺序进行计算；

第二阶段，并行执行实现步骤描述如下：

步骤4.依据处理器数目q，将空间计算区域划分为q个子空间sub_domain；第一块子空间的大小和最后一块子区域的大小通过添加和减少K/2个数据进行修正，其它子区域的大小为n/q；

步骤5.该方法分奇数和偶数K次迭代，并且奇数K次迭代与偶数K次迭代执行方向相反；

步骤6.各子区域通过时间轴进行划分，同步骤2执行；

步骤7.对网格条块重新排序：

根据多色排序方法将所有的网格块进行重新排序，相邻的网格块使用不同颜色，并对相同颜色使用连续的数字标示；

步骤8.以网格条块为单位执行奇数K次迭代数据更新：

首先，执行奇数K次迭代更新，更新所有sub_domain中的“发送条块”，以及第一个条块；然后，将边界数据发送给相邻sub_domain的“接收条块”；最后，更新所有sub_domain中的“接收条块”，以及最后一个条块；

步骤9.以网格条块为单位执行偶数K次迭代数据更新：

首先，执行偶数K次迭代更新，更新所有sub_domain中的“发送条块”，以及最后一个条块；然后，将边界数据发送给相邻sub_domain的“接收条块”；最后，更新所有sub_domain中的“接收条块”，以及第一个条块。