Performance analysis of fully explicit and fully implicit solvers within a spectral element shallow-water atmosphere model
Notice bibliographique
Résumé
Explicit Runge–Kutta methods and implicit multistep methods utilizing a Newton–Krylov nonlinear solver are evaluated for a range of configurations of the shallow-water dynamical core of the spectral element community atmosphere model to evaluate their computational performance. These configurations are designed to explore the attributes of each method under different but relevant model usage scenarios including varied spectral order within an element, static regional refinement, and scaling to the largest problem sizes. This analysis is performed within the shallow-water dynamical core option of a full climate model code base to enable a wealth of simulations for study, with the aim of informing solver development within the more complete hydrostatic dynamical core used for climate research. The limitations and benefits to using explicit versus implicit methods, with different parameters and settings, are discussed in light of the trade-offs with Message Passing Interface (MPI) communication and memory and their inherent efficiency bottlenecks. Given the performance behavior across the configurations analyzed here, the recommendation for future work using the implicit solvers is conditional based on scale separation and the stiffness of the problem. For the regionally refined configurations, the implicit method has about the same efficiency as the explicit method, without considering efficiency gains from a preconditioner. The potential for improvement using a preconditioner is greatest for higher spectral order configurations, where more work is shifted to the linear solver. Initial simulations with OpenACC directives to utilize a Graphics Processing Unit (GPU) when performing function evaluations show improvements locally, and that overall gains are possible with adjustments to data exchanges.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».