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基于MPI/OPENMP混合编程的三维粒子模拟并行优化


华 南 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )   第4 0卷 第 4期  21 0 2年 4月  J u na  fSo t   i a U n v r iy o   c o o y o r lo   u h Ch n   i e st  fTe hn l g   Vo140 N o. .   4  Aprl 201   i  2 ( trl c neE io )

Na a S i c  dt n  u   e i 文章编号 : 00 6X 21 )407 —8 1 - 5 (020 —010  05 基 于 M IO E M P/ P N P混 合 编 程 的三 维 粒子  模 拟 并 行优 化 水   颜 小洋 张伟文  布社辉  邓辉舫    ( 华南理 工大学 计算机科学与工程学 院 , 广东 广州 50 0 ) 10 6  摘 要 :针 对 MP 、 P N IO E MP并行程 序各 自存在 的缺 陷 , MP 与 O E M 将 I P N P结合 起 来 ,   实 现 了 MP / P N P混合并 行编 程 ; 过 实验 对 MP 、 P N IO E M 通 IO E MP并行 程 序 及 MP / P N   I O E MP 混合并行编程进行 了分析. 实验结果表 明 : P/ P N P混合并行 编程可以大大减 少通  M IO E M 信量 , 其效 率和加 速 比均优 于 纯 M I P 并行 程序 , 克服 了 MP 并行 程 序 中因粒 子 分 布 不 均  I 匀使 负载 不均衡 而导致 的程 序性 能 下 降的 问题 , 使得 可 以利 用集群 中的 更 多结 点来 进行  计 算 , 解 了 MP 并行 程 序 的通 信 延 迟 问题 ; 时 , I O E MP混合 并 行 编 程 克服 了 缓 I 同 MP / P N   O E MP并行程序依 赖 于单 台计 算机 处理能 力和存储 空间的 问题 , PN 大幅度提 高了模拟 规模.   关键 词 : I MP 并行程 序 ; P N O E MP并行 程序 ; D M M;并行 计算  3E P 中图分类号 : P 0 . ; P9 .  T 327 T 3 19 di 1.99jin 10 . 5 .0 20 . 1 o: 0 36/. s.0 0 6X 2 1 .4 0 1 s 5   等 离子体 数 值 模 拟 主要 有 三 维 磁 流体 ( MHD)   模拟 、 维混 合 ( yr ) 拟 和 三 维 完全 电 磁 场 粒  三 H bi 模 d 子 ( D MP 模 拟 几 种 . 中 MH 3 E M) 其 D模 拟 是 用 统 计  方 法 , 等离 子 体 当 作 流 体 进 行 模 拟 … , 一 方 法  把 这 在宏 观上 或者 大 尺度 上 具 有 较 好 的 效果 , 最 大 的  其 子分 布在 网格 中 , 到 网格 点 上 场 的 洛伦 兹 力 作 用  受 而运动 , 子 的空 间分 布 和 运 动 又 反过 来 通 过 麦 克  粒 斯 韦方 程影 响 电场 和 磁 场 , 样 形 成一 个 不 断 迭 代  这 的过程 J同时应 用 时 间 中心 有 限 差 分求 解 牛顿 运  . 动 方程 , 加权 平 均计 算 粒 子 对 周 围 网格 上 电流 密 度  和 电荷 密度 的 贡献 ; 于 Y e格 式 采用 具 有 二 阶精  基 e 度 的 中心差 分法 求 解

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