能源在人類的日常生產(chǎn)生活中起著非常重要的作用。人類社會對能源的需求隨著社會的快速發(fā)展而變得越來越大,使得能源成為各國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重點研究的課題。在慣性約束聚變中,快點火對驅(qū)動壓縮對稱性要求不高,還能夠以較少的能量完成點火并實現(xiàn)高增益的聚變,所以快點火很快就成為了慣性約束聚變研究領(lǐng)域的研究熱點之一。由于快點火實驗研究復雜且存在諸多困難,因此計算機模擬成為快點火研究的重要手段之一。粒子模擬方法是其中的主流方法,但該方法會產(chǎn)生龐大的計算負擔。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研發(fā)的粒子模擬軟件BUMBLEBEE,對其激光等離子體互作用部分進行并行計算優(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并行計算基礎,主要對CUDA存儲器、CUDA軟件架構(gòu)以及CUDA的執(zhí)行模式這幾個方面進行了介紹。2.概述了串...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：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并行計算基礎
    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存儲器
        2.3.1 CUDA存儲器層次結(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 粒子運動的并行化
    3.3 電流源與電荷源的并行化
    3.4 場的并行化
    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 總體實現(xiàn)及結(jié)果分析
    5.1 測試平臺與實驗參數(shù)
    5.2 正確性驗證
        5.2.1 測試模型
        5.2.2 場強分布的驗證與對比
        5.2.3 粒子密度分布的驗證與對比
        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



本文編號：3920920