(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210781061.0 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 青岛海洋科学与技术国家实验室发 展中心 地址 266235 山东省青岛市 即墨区问海中 路168号 (72)发明人 张成峰　魏志强　贾东宁　薛家伟　 许佳立　韩恒敏　桂琳　张澜　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 专利代理师 李静 (51)Int.Cl. G06F 9/50(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于国产众核超算的水下三维声场模型 Bellhop3D并行实现方法 (57)摘要 本申请公开了一种基于国产众核超算的水 下三维声场模型Bellhop3D并行实现方法。 所述 基于国 产众核超算的水下三维声场模型 Bellhop3D并行 实现方法包 括： 在全局通信域中， 各个主核获取水文数据； 在全局通信域中， 各个 主核分别调用与其连接的从核计算海洋声速信 息； 将全局通信域中的各个主核进行分区， 从而 形成多个子通信域； 采用声源任务划分算法为各 个子通信域划分声源计算任务； 各个子通信域根 据其所分配到的声源计算任务， 计算三维声线传 播轨迹。 本申请通过实行子通信域划分， 从而实 现基于通信域划分的多模式通信算法分配计算 任务， 实现负载均衡计算以及数据的分布式读取 和存储， 缩短I/O时间， 提高并行效率。 权利要求书3页 说明书13页 附图5页 CN 115437782 A 2022.12.06 CN 115437782 A 1.一种基于国产众核超算的水下三维声场模型B ellhop3D并行实现方法， 其特征在于， 所述基于国产众核超算的水 下三维声场模型Bel lhop3D并行实现方法包括： 在全局通信域中， 各个主 核获取水文数据； 在全局通信域中， 各个主 核分别调用与其连接的从核计算海洋 声速信息； 将全局通信域中的各个主 核进行分区， 从而形成多个子通信域； 采用声源 任务划分算法为各个子通信域划分声源计算任务； 各个子通信域 根据其所分配到的声源计算任务， 计算 三维声线传播轨 迹。 2.如权利要求1所述的基于国产众核超算的水下三维声场模型Bellhop3D并行实现方 法， 其特征在于， 所述在 全局通信域中， 各个主核分别调用与其连接的从核计算海洋声速信 息包括： 每个主核调用与其连接的各个从核 使用SIMD向量 化技术进行海洋 声速的计算。 3.如权利要求2所述的基于国产众核超算的水下三维声场模型Bellhop3D并行实现方 法， 其特征在于， 所述将全局通信域中的各个主 核进行分区， 从而形成多个子通信域包括： 获取能够用于计算的主 核的数量； 根据能够用于计算的主核的数量将各个主核划分为多个子通信域， 为每个子通信域分 配计算任务， 为每 个子通信域内进程分配新进程 号。 4.如权利要求3所述的基于国产众核超算的水下三维声场模型Bellhop3D并行实现方 法， 其特征在于， 所述采用声源 任务划分算法为各个子通信域划分声源计算任务包括： 获取需要计算的声源数据， 每个所述声源数据包括声线传播距离、 声源频率和声源深 度； 根据声线传播距离、 声源频率和声源深度分别计算每个声源的时间权重， 一个声源数 据能够计算出一个声源的时间权 重； 根据每个声源的时间权 重以及分配的子通信域的数量计算声源的平均时间权 重； 根据所述每个声源的时间权重、 声源的平均时间权重为每个子通信域划分声源计算任 务。 5.如权利要求4所述的基于国产众核超算的水下三维声场模型Bellhop3D并行实现方 法， 其特征在于， 在为每个子通信域划分声源计算任务之后， 所述采用声源任务划分算法为 各个子通信域划分声源计算任务进一 步包括： 为每个子通信域中的每 个主核分配声 线计算任务。 6.如权利要求5所述的基于国产众核超算的水下三维声场模型Bellhop3D并行实现方 法， 其特征在于， 所述 为每个子通信域中的每 个主核分配声 线计算任务包括： 分别计算每 个声源中每条声 线的时间权 重； 根据每条声线的时间权重以及能够分配的子通信域中的主核的数量获取子通信域内 声线平均时间权 重； 根据所述每个声源中每条声线的时间权重、 子通信域内声线平均时间权重为每个子通 信域内的每 个主核划分声 线计算任务。 7.如权利要求6所述的基于国产众核超算的水下三维声场模型Bellhop3D并行实现方 法， 其特征在于， 所述根据所述每个声源的时间权重、 声源的平均时间权重为每个子通信域 划分声源计算任务包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115437782 A 2步骤101： 将各个声源的时间权 重逆序排列组成声源时间权 重序列； 步骤102： 判断声源时间权重序列的第一个值与平均时间权重之间的关系， 若声源时间 权重序列的第一个值大于或等于平均时间权重， 则进 行步骤103， 若声源时间权重序列的第 一个值小于平均时间权 重， 则进行步骤104； 步骤103： 将大于或等于平均时间权重的声源时间权重所对应的声源数据单独分配给 一个子通信域并将已经分配完成的声源时间权重移出声源时间权重序列并更新所述声源 时间权重序列， 并进行步骤10 5； 步骤104： 若声源时间权重序列的第一个值小于平均时间权重， 则将至少两个声源时间 权重所对应的声源数据分配给一个子通信域并将已经分配完成的声源时间权重移出声源 时间权重序列并更新所述声源时间权 重序列， 并进行步骤10 5； 步骤105： 根据 更新后的所述声源时间权重序列重新获取新的声源的平均时间权重， 并 根据更新后的所述声源时间权重序列以及新的声源的平均时间权重， 重复所述步骤102， 直 至声源数据分配完成。 8.如权利要求7所述的基于国产众核超算的水下三维声场模型Bellhop3D并行实现方 法， 其特征在于， 所述 步骤4包括： 步骤1041： 在声源时间权重序列中寻找最接近平均 时间权重的声源时间权重， 将此声 源分配给一个子通信域并移出声源时间权重序列， 在步骤104 1中的平均时间权重称为第一 时间权重； 步骤1042： 在将已经分配完成的声源时间权重移除声源时间权重序列后， 根据更新后 的所述声源时间权重序列重新获取新的声源的平均时间权重将第一时间权重减去最接近 平均时间权 重的声源时间权 重， 从而获取剩余时间权 重； 步骤1043： 在获取剩余时间权重后， 继续在声源时间权重序列中寻找最接近平均时间 权重的声源时间权重， 并根据更新后的所述声源时间权重序列以及新的声源的平均时间权 重， 重复所述 步骤1041， 直至剩余时间权 重小于或者 等于0。 9.如权利要求8所述的基于国产众核超算的水下三维声场模型Bellhop3D并行实现方 法， 其特征在于， 根据所述每个声源中每条声线的时间权重、 子通信域内声线平均时间权重 为每个主核划分声 线计算任务包括： 步骤201： 将各个声 线的时间权 重排列组成声 线时间权 重序列； 步骤202： 判断声线时间权重序列的第一个值与平均时间权重之间的关系， 若声线时间 权重序列的第一个值大于或等于平均时间权重， 则进 行步骤203， 若声线时间权重序列的第 一个值小于平均时间权 重， 则进行步骤204； 步骤203： 将大于或等于平均时间权重的声线时间权重所对应的声线数据单独分配给 一个子通信域并将已经分配完成的声线时间权重移出声线时间权重序列并更新所述声线 时间权重序列， 并进行步骤20 5； 步骤204： 若声线时间权重序列的第一个值小于平均时间权重， 则将至少两个声线时间 权重所对应的声线数据分配给一个子通信域并将已经分配完成的声线时间权重移出声线 时间权重序列并更新所述声 线时间权 重序列， 并进行步骤20 5； 步骤205： 根据 更新后的所述声线时间权重序列重新获取新的声线的平均时间权重， 并 根据更新后的所述声线时间权重序列以及新的声线的平均时间权重， 重复所述步骤202， 直权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115437782 A 3