在對原子和分子物理運動的各種研究中,分子動力學(xué)(MD)模擬是模擬和研究真實分子運動的常用工具。然而,它在性能,功耗,電力和運行時間方面仍存在嚴重缺陷。因此,一旦模擬規(guī)模擴大并且計算需求持續(xù)增長,則會導(dǎo)致性能和能源使用方面的實質(zhì)性成本驟增。在本文中,為了解決上述問題,在具有異構(gòu)多核處理器的神威太湖之光超級計算機上,我們優(yōu)化了當(dāng)前的算法實現(xiàn)并提出了一種新穎的分子動力學(xué)實現(xiàn)。神威太湖之光是一款由中國完全獨立設(shè)計和開發(fā)的超級計算機,擁有豐富的自定義集成方法和全新的多核處理器SW26010。神威太湖之光的計算能力主要由國產(chǎn)多核SW26010處理器支持,且不同于其他現(xiàn)有的異構(gòu)超級計算機。神威太湖之光是一款異構(gòu)超級計算機,其峰值性能超過100PFLOPS,在全球排名第一。首先,我們提出了一種基于粒子簇的新算法,以適應(yīng)神威太湖之光SW26010芯片的特殊體系結(jié)構(gòu)。然后,逐步實現(xiàn)分子動力學(xué)模擬仿真優(yōu)化的三步操作:在SW26010上對分子動力學(xué)模擬的并行化擴展,存儲器內(nèi)存訪問優(yōu)化和向量化通信優(yōu)化。通過在“神威太湖之光”上對分子動力學(xué)的擴展,我們不僅證明了其代碼的可適用性,可擴展性及其可并行性,更是為其他科...

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的與意義
    1.2 論文主要研究貢獻
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 系統(tǒng)架構(gòu)和模型
    2.1 系統(tǒng)架構(gòu)
    2.2 SW26010處理器
    2.3 高速互連網(wǎng)絡(luò)
    2.4 輔助互連網(wǎng)絡(luò)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于太湖之光的可行性分析
    3.1 分子動力學(xué)
    3.2 太湖之光特殊陣列模式(集合模式)
    3.3 軟件對DMA模式的需求情況
    3.4 本章小結(jié)
第4章 分子動力學(xué)算法構(gòu)建及優(yōu)化
    4.1 鄰居列表的構(gòu)建
    4.2 力計算
    4.3 粒子簇算法
    4.4 本章小結(jié)
第5章 分子動力學(xué)模擬仿真并行擴展及其優(yōu)化
    5.1 代碼在CPE集群上的移植
    5.2 從核并行化
    5.3 訪存優(yōu)化
    5.4 手動預(yù)取
    5.5 向量化操作
    5.6 本章小結(jié)
第6章 實驗結(jié)果分析
    6.1 實驗設(shè)置
    6.2 性能評估
    6.3 多節(jié)點間性能
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄 A 發(fā)表論文和參加科研情況說明



本文編號：3824586