分子動(dòng)力學(xué)模擬是一種離散模擬的方法,是計(jì)算量非常龐大的一種模擬分子運(yùn)動(dòng)的方法。其主要是以分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為基礎(chǔ),計(jì)算分子在一定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)變化情況,根據(jù)計(jì)算過程中得到的數(shù)據(jù),進(jìn)行定性和定量的分析,從而得到分子體系的各種物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)�，F(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物、材料、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。GPU專為密集型、高度并行化的計(jì)算而設(shè)計(jì),CUDA技術(shù)的應(yīng)用降低了GPU通用計(jì)算開發(fā)難度。單GPU的計(jì)算能力已經(jīng)比較強(qiáng)大,但是對于具有實(shí)際意義的超大規(guī)模的模擬系統(tǒng)來說,分子量高達(dá)上千萬甚至上億,這種系統(tǒng)所需要的計(jì)算能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單GPU,因此發(fā)展多個(gè)GPU并行的計(jì)算體系是有一定研究和實(shí)際意義的。本文主要針對分子動(dòng)力學(xué)大規(guī)模模擬系統(tǒng)的并行計(jì)算進(jìn)行研究。搭建CPU-GPU集群并行計(jì)算平臺(tái),集群中每個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)都以CPU為主處理器GPU為協(xié)處理器,將并行數(shù)值計(jì)算部分由GPU完成,其余操作由CPU完成。以CUDA為開發(fā)環(huán)境,完成分子動(dòng)力學(xué)模擬在此集群上的實(shí)現(xiàn)。提出適合GPU計(jì)算的區(qū)域分解算法—“最小表面積法”進(jìn)行并行任務(wù)的劃分,這是一種（元胞）靜態(tài)負(fù)載平衡算法,可以一定程度的降低集群中節(jié)點(diǎn)間通信代價(jià),同時(shí)采用元... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

元胞列表法Fig.1.2Theeell一listmethod

鄰居列表法I5]的主要思想是為每個(gè)分子建立一個(gè)鄰居列表，用來存儲(chǔ)與其之間有作用力的分子信息，這種算法的復(fù)雜度很高，因?yàn)槊總�(gè)分子都需要和模擬系統(tǒng)中所有分子進(jìn)行作用力的計(jì)算，如圖1.3所示。元胞一鄰居列表法則是上述兩種算法的結(jié)合，先根據(jù)元胞列表法把模擬空間劃分成一個(gè)個(gè)的小元胞，再采用鄰居列表法，這樣為分子建立鄰居列表法時(shí)，不需要同所有的分子都計(jì)算判斷，只需與其相鄰近元胞內(nèi)的分子進(jìn)行判斷比較即可。

圖2.1線程塊網(wǎng)格 Fig.2.1Thegridofthreadblocks如圖2.1所示，一個(gè)內(nèi)核函數(shù)對應(yīng)一個(gè)網(wǎng)格，一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)又有很多線程塊，每個(gè)線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于MPI的并行PC集群搭建的實(shí)現(xiàn)[J]. 曲兆偉,余文華.  中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(02)
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[4]分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（DCS）負(fù)載平衡算法20年[J]. 鐘志偉,王廣芳,趙先武.  計(jì)算機(jī)工程. 1995(06)

博士論文
[1]單晶硅納米級磨削過程的分子動(dòng)力學(xué)仿真研究[D]. 郭曉光.大連理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]C-SI系統(tǒng)的分子動(dòng)力學(xué)并行仿真[D]. 趙振興.大連理工大學(xué) 2008
[2]分子動(dòng)力學(xué)空間分解并行計(jì)算中的負(fù)載平衡方法研究[D]. 肖永浩.中國工程物理研究院 2006



本文編號：2945453