發(fā)布時間：2021-04-27 11:36

　　計算化學(xué)作為高性能計算領(lǐng)域的一個新方向,這些年來取得了極大的進展,以Gaussian為中心的多種計算化學(xué)方面的高性能計算軟件正在幫助理論化學(xué)研究者們實現(xiàn)多種計算機實驗和推導(dǎo)。由于計算化學(xué)領(lǐng)域計算問題非常復(fù)雜,采用高性能計算集群將成為理論化學(xué)計算的必由之路。而過去習(xí)慣于采用小型機進行計算。隨著集群技術(shù)的發(fā)展,大部分理論化學(xué)計算軟件成功運行在集群系統(tǒng)中,集群的發(fā)展將繼續(xù)推動計算化學(xué)研究的不斷前進。本文在分析測試了理論化學(xué)計算研究中常用計算軟件Gaussian的并行計算效率,提出了相應(yīng)并行計算的合理實現(xiàn)方式。設(shè)計了體現(xiàn)集群技術(shù)在實際應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢,和在集群環(huán)境下,給集群用戶利用作業(yè)提交系統(tǒng)科學(xué)編譯腳本的有效方案。研究結(jié)果總結(jié)如下：Gaussian軟件通常采用NFS文件系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)點間的數(shù)據(jù)同步和程序的同步,而NFS文件系統(tǒng)的性能取決于在數(shù)據(jù)通信鏈路上所采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這就要求數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),應(yīng)盡量采用全線速、無阻塞的交換設(shè)備。測試并分析了影響理論化學(xué)計算軟件Gaussian在計算中對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)能力需求的主要因素。研究發(fā)現(xiàn),Gaussian軟件采用Linda程序并行通信時會進行大量的系統(tǒng)通信和同步... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 高性能計算在理論化學(xué)計算中的應(yīng)用背景
    1.2 并行計算概述
        1.2.1 并行結(jié)構(gòu)分析
        1.2.2 集群技術(shù)的特點
    1.3 研究內(nèi)容及作者的主要工作
第2章 高性能計算的并行分析和作業(yè)提交系統(tǒng)
    2.1 并行計算
    2.2 并行計算的優(yōu)勢
    2.3 并行計算的各種架構(gòu)的對比
        2.3.1 共享存儲體系結(jié)構(gòu)分析
        2.3.2 分布式存儲體系結(jié)構(gòu)
    2.4 實現(xiàn)并行計算的常見方法
        2.4.1 多線程程序
        2.4.2 基于OpenMP的并行程序
        2.4.3 基于消息傳遞的并行程序
    2.5 作業(yè)提交系統(tǒng)
        2.5.1 PBS的主要部件
        2.5.2 Openpbs的常用術(shù)語
        2.5.3 作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)
第3章 理論化學(xué)計算軟件GAUSSIAN在計算平臺的性能分析
    3.1 理論化學(xué)計算軟件GAUSSIAN簡介
    3.2 GAUSSIAN軟件的主要組成模塊論述
    3.3 GAUSSIAN軟件的并行方式
    3.4 GAUSSIAN軟件在集群計算平臺測試分析
        3.4.1 集群環(huán)境搭建和程序的配置
        3.4.2 集群環(huán)境中程序的測試過程
        3.4.3 在集群系統(tǒng)上并行應(yīng)用性能測試
    3.5 GAUSSIAN軟件采用不同并行方式的性能差別
        3.5.1 兩路節(jié)點內(nèi)并行測試
        3.5.2 Linda跨節(jié)點并行計算測試
    3.6 GAUSSIAN軟件對內(nèi)存的需求分析
    3.7 GAUSSIAN軟件對磁盤系統(tǒng)I/O性能分析
    3.8 GAUSSIAN軟件對集群系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)能力技術(shù)分析
    3.9 GAUSSIAN軟件在作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)使用的腳本分析
第4章 理論化學(xué)計算在高性能計算平臺上的實例分析
    4.1 人類胞外信號調(diào)節(jié)激酶1的理論研究
    4.2 計算方法
        4.2.1 理論模型的搭建
        4.2.2 分子對接研究
        4.2.3 抑制劑的改良與評測
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 hERK1三維結(jié)構(gòu)建立
        4.3.2 分子對接研究
        4.3.3 抑制劑的改良
    4.4 結(jié)論
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 高性能計算的發(fā)展與理論化學(xué)計算的展望
參考文獻
作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]人類胞外信號調(diào)節(jié)激酶1的同源模建及其抑制劑的對接與結(jié)構(gòu)改造[J]. 張繼龍,侯瑞哲,李卓,鄭清川,張紅星.  化學(xué)學(xué)報. 2010(03)
[2]集群的可擴展性及其分布式體系結(jié)構(gòu)分析與研究[J]. 何中林.  樂山師范學(xué)院學(xué)報. 2006(05)

博士論文
[1]過程系統(tǒng)優(yōu)化的分布式并行計算[D]. 張帆.浙江大學(xué) 2002

碩士論文
[1]考慮動態(tài)安全約束的電力系統(tǒng)機組組合研究[D]. 張銘澤.浙江大學(xué) 2010
[2]高性能計算集群技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 王勇超.西安理工大學(xué) 2007
[3]基于PC集群的高分辨率投影墻矯正和應(yīng)用[D]. 周然.浙江大學(xué) 2006



本文編號：3163400