摘要：新一代全球/区域多尺度统一的同化与数值预报系统Global/Regional Assimilation and PreEdiction System(GRAPES)是中国气象局(China Meteorological Administration,CMA)自主研发的数值天气预报软件。随着对模式分辨率和预测时效性要求的提高,GRAPES的输入输出(I/O)性能成为了一个重要的瓶颈。分析了GRAPES区域模式的I/O行为,提出并设计实现了一个高性能I/O框架。该框架采用二进制编码以及多I/O通道技术实现了灵活可配置的输出方式。同时,通过非堵塞通信的方式实现了异步I/O,隐藏了I/O与通信的开销。工作在曙光"派"超级计算机上进行了测试,结果显示该框架不仅可以提高I/O性能达到10倍以上,也可以减少性能抖动带来的性能不确定性问题。