学霸的模拟器系统 第111节

　　这成绩，足以排进前五了。

　　宿舍里都是什么怪物啊！

　　许嘉诚失魂落魄地回到宿舍，准备找周衍吐槽一番，却看到林允宁正坐在桌前，面前摊着一本厚得像字典一样的《并行计算导论》，看得正入神。

　　那专注的神情，仿佛他不是刚考完一场高难度考试，而是刚看完一场轻松的电影。

　　许嘉诚凑过去一瞧，却只看到满篇的“MPI_Send”和“MPI_Recv”指令，感觉像在看天书。

　　他彻底麻了。

　　“林神仙，”

　　他有气无力地趴在林允宁桌上，“学这么多东西……你不累吗？”

　　林允宁从书中抬起头，打了个哈欠：

　　“还行，帮个朋友。对了，你上午考得怎么样？”

　　许嘉诚瘫在椅子上，生无可恋地说道：

　　“别提了，我感觉我就是给咱们省队拖后腿的。

　　“你和卫骁又是满分，就连周衍都考了75，进了前十名。

　　“还有彪子，那家伙居然考了91！这宿舍里就我一个凡人，我压力好大。”

　　林允宁笑了笑，没说话，他的注意力很快又回到了书本上。

　　MPI（消息传递接口）的阻塞与非阻塞通信、OpenMP的共享内存模型、Cache（高速缓存）的伪共享问题……

　　他像一块干燥的海绵，疯狂地吸收着这些全新的知识。

　　傍晚时分，他终于收到了系统提示：

　　【检测到你已完成对《并行计算》的首次通读，该知识模块已成功收录！】

　　【新知识模块：并行计算 LV.1概念认知】

　　看着幽蓝色的光幕，林允宁立刻下达了指令。

　　【注入模拟时长：1000小时！】

　　【指定模块：高性能计算、计算物理学、数值计算……提升至LV.2！】

　　……

　　【模拟开始……】

　　【第400小时，你完成了对《并行计算导论》的反复阅读。通过对Amdahl定律和Gustafson定律的反复推演，你深刻理解了并行计算的效率瓶颈所在。你不再将程序视为单一的指令流，而是将其解构为可以被分发到不同处理器上的“任务图”。】

　　【知识模块‘高性能计算’等级提升：LV.1 -> LV.2范式掌握】

　　【第660小时，你系统学习了有限差分法、有限元法等核心数值方法。你开始能够将连续的偏微分方程，离散化为可以在计算机上求解的线性代数问题。物理世界在你眼中，变成了一张巨大的、由无数个节点和连接构成的网格。】

　　【知识模块‘计算物理学’等级提升：LV.1 -> LV.2范式掌握】

　　【第980小时，你掌握了多种矩阵求解器（如LU分解、共轭梯度法）的适用场景与收敛特性。你不再满足于调用库函数，而是能够根据问题的具体结构（稀疏、对称、正定），选择最高效的求解策略。】

　　【知识模块‘数值计算’等级提升：LV.1 -> LV.2范式掌握】

　　【模拟结束。】

　　【你豁然开朗，物理规律不仅是求解的目标，它本身就是最优化的算法！你领悟了“物理学的算法”这一更深层次的范式。】

　　……

　　林允宁睁开眼，面色疲惫，眼中却透着精光。

　　一个下午的时间，他已经完成了从一个“算法设计者”到“高性能计算架构师”的认知转变。

　　看了看表，晚饭时间已经过了，他立刻给陈正平打了个电话，约他在汉口路碰头，吃点东西，顺便详细讨论代码重构的方案。

　　路上，顾念真的号码忽然打了进来。

　　“喂，林允宁？我现在有了一点空，你在哪儿？”

　　“我正要去汉口路腐败一下，顾师姐要一起吗？”

　　……

　　汉口路，夜间的小吃摊。

　　林允宁和陈正平刚坐下，一个穿着灰色连帽卫衣、背着双肩包的女生就走了过来。

　　她留着齐耳短发，皮肤白皙，鼻梁上架着一副细边黑框眼镜，眼神清亮，带着点审视的意味。

　　整个人看起来很干练，没什么多余的表情。

　　“你是林允宁？”

　　女生的眼神在四周扫了一圈，径直朝林允宁走过来。

　　他身上那身“春江七中”的校服，在大学校园里着实显眼。

　　“顾师姐你好。”

　　林允宁起身打招呼。

　　“坐。”

　　顾念真言简意赅，直接拉开椅子在林允宁对面坐下，开门见山，“论文看了么？”

　　林允宁直接将自己优化后的方案草图推了过去：

　　“我的想法是异步I/O。每个计算节点完成自己的任务后，完成任务后批量缓冲，通过 MPI-IO/HDF5并行写到分区化的结果文件，最后主进程做索引合并即可。这样可以避免因为某个节点计算缓慢而拖慢整个流程。

　　“另外，用MPI做跨节点间的粗粒度任务划分，每个节点负责一个参数子空间。节点内部，再用OpenMP处理共享内存下的细粒度并行，比如K点积分循环。”

　　陈正平在一旁听得云里雾里，拿出个本子想要记下，却根本不知道从何写起。

　　顾念真拿起那张草图，只看了一眼，便点了点头，随即又提出了更尖锐的问题：

　　“异步I/O，在节点数少的时候很高效。但如果我们在上千个核心的集群上跑，频繁的文件读写会造成巨大的I/O瓶颈，甚至比计算本身还慢。”

　　“是的，所以我准备用一个两级并行的混合模型。”

　　林允宁的回答不假思索，“在节点内部，用OpenMP实现共享内存并行，处理局部计算。在节点之间，用MPI进行数据汇总和通信。这样可以最大限度地减少跨节点的数据传输。

　　“而且，将最常访问的波函数和哈密顿矩阵块，预加载到每个计算节点的本地内存。核心计算部分，尽量避免跨节点的数据交换。

　　“另外，我们不能简单地把K空间均匀切块，因为狄拉克点附近的计算密度远高于其他区域。

　　“我建议用你论文里提到的动态权重分配，根据每个区域的‘计算复杂度’来划分任务，而不是几何区域。”

　　顾念真推了推眼镜，镜片后的目光里，第一次露出了明显的惊讶。

　　她原本以为，自己今天是要给一个有想法但基础薄弱的“物理学家”补课。

　　却没想到，对方不仅看懂了她给的文献，甚至已经设计出了一套如此成熟的、工程化的解决方案。

　　“你原来做过高性能计算？”

　　她忍不住问道。

　　“没有，但是略懂一二。”

　　林允宁的回答依旧平静。

　　接下来，两人你一言我一语，迅速进入了高强度的讨论，开始敲定细节。

　　从“负载动态再平衡策略”聊到“非阻塞通信的流水线优化”，再到“SIMD指令集的应用”，讨论的内容越来越深入，越来越具体。

　　一旁的陈正平，已经彻底放弃了跟上他们的思路。

　　他只是呆呆地看着面前两人，在餐巾纸上飞快地画着各种他看不懂的内存架构图和通信拓扑图，发现自己完全插不上话。

　　最终，两人敲定了一个混合并行方案，并对核心代码的伪代码进行了逐行确认。

　　“你的想法很有意思……就这么干，”

　　顾念真合上笔帽，“我们结合一下。我负责底层的MPI+OpenMP混合架构，你们来写物理模型的部分和那个基于‘计算复杂度’的动态负载均衡调度器。至于异步I/O，我们可以先做一个小规模的测试，看看瓶颈到底在哪里。

　　“理论上，这套方案能把计算效率提升两个数量级。两天之内，我们拿出第一个可用的并行版本。一周之内，跑完所有数据。应该是很有希望的。”

　　林允宁点了点头，看向陈正平：

　　“陈师兄，你那边没问题吧。”

　　陈正平还沉浸在两人那番神仙对话的震撼中，闻言猛地回过神，用力点头：

　　“没问题！我这就去申请机时！”

　　就在这时，林允宁的手机响了。

　　他看了一眼屏幕，起身走到一旁接起。

　　“喂，高翔师兄……嗯，数据我看了……XRD的模块我周末抽空写，不急……对，我还在金大集训队……”

　　顾念真看着林允宁的背影，又看了看自己笔记本上那复杂的架构图，对身旁的陈正平说：

　　“这真是个高中生？”

　　陈正平苦笑着点了点头：

　　“如假包换，没事，你慢慢就习惯了。”

　　就在这时，林允宁挂了电话，走了回来。