能源在人類的日常生產(chǎn)生活中起著非常重要的作用。人類社會(huì)對(duì)能源的需求隨著社會(huì)的快速發(fā)展而變得越來越大,使得能源成為各國(guó)目前迫切需要解決的問題。核聚變可產(chǎn)生巨大的能量,并且它所造成的環(huán)境污染較小。同時(shí)核聚變所使用的原料為氘和氚,而海水中又富含氘和氚,所以核聚變是目前各國(guó)重點(diǎn)研究的課題。在慣性約束聚變中,快點(diǎn)火對(duì)驅(qū)動(dòng)壓縮對(duì)稱性要求不高,還能夠以較少的能量完成點(diǎn)火并實(shí)現(xiàn)高增益的聚變,所以快點(diǎn)火很快就成為了慣性約束聚變研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。由于快點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)研究復(fù)雜且存在諸多困難,因此計(jì)算機(jī)模擬成為快點(diǎn)火研究的重要手段之一。粒子模擬方法是其中的主流方法,但該方法會(huì)產(chǎn)生龐大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。隨著CPU的發(fā)展趨于飽和,粒子模擬軟件的GPU硬件加速研究將使得快點(diǎn)火關(guān)鍵物理問題的高效粒子模擬研究成為可能。本論文基于電子科技大學(xué)研發(fā)的粒子模擬軟件BUMBLEBEE,對(duì)其激光等離子體互作用部分進(jìn)行并行計(jì)算優(yōu)化,開發(fā)了基于GPU并行的1D3V粒子模擬軟件BUMBLEBEE。所做的主要工作如下:1.總結(jié)了CUDA并行計(jì)算基礎(chǔ),主要對(duì)CUDA存儲(chǔ)器、CUDA軟件架構(gòu)以及CUDA的執(zhí)行模式這幾個(gè)方面進(jìn)行了介紹。2.概述了串...

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的背景與意義
    1.2 粒子模擬方法及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文的主要工作與創(chuàng)新
    1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 CUDA并行計(jì)算基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 CUDA軟件架構(gòu)
        2.2.1 軟件層
        2.2.2 內(nèi)核
    2.3 CUDA存儲(chǔ)器
        2.3.1 CUDA存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)
        2.3.2 CUDA內(nèi)存類型
    2.4 CUDA執(zhí)行模式
    2.5 本章小結(jié)
第三章 BUMBLEBEE在GPU中的并行
    3.1 BUMBLEBEE粒子模擬軟件串行程序概述
        3.1.1 BUMBLEBEE的功能模塊
        3.1.2 BUMBLEBEE的模擬流程
        3.1.3 BUMBLEBEE的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
    3.2 粒子運(yùn)動(dòng)的并行化
    3.3 電流源與電荷源的并行化
    3.4 場(chǎng)的并行化
    3.5 本章小結(jié)
第四章 GPU并行BUMBLEBEE的優(yōu)化
    4.1 提出并行程序性能優(yōu)化策略
    4.2 BUMBLEBEE并行程序性能優(yōu)化過程實(shí)施
        4.2.1 BUMBLEBEE并行程序中線程的優(yōu)化
        4.2.2 BUMBLEBEE并行程序中內(nèi)存的優(yōu)化
        4.2.3 BUMBLEBEE并行程序中寄存器的優(yōu)化
    4.3 并行程序優(yōu)化結(jié)果顯示
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總體實(shí)現(xiàn)及結(jié)果分析
    5.1 測(cè)試平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)參數(shù)
    5.2 正確性驗(yàn)證
        5.2.1 測(cè)試模型
        5.2.2 場(chǎng)強(qiáng)分布的驗(yàn)證與對(duì)比
        5.2.3 粒子密度分布的驗(yàn)證與對(duì)比
        5.2.4 誤差分析
    5.3 加速比
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)
致謝
參考文獻(xiàn)



本文編號(hào)：3920920