高性能计算在理论化学计算中的应用
发布时间：2021-04-27 11:36
计算化学作为高性能计算领域的一个新方向,这些年来取得了极大的进展,以Gaussian为中心的多种计算化学方面的高性能计算软件正在帮助理论化学研究者们实现多种计算机实验和推导。由于计算化学领域计算问题非常复杂,采用高性能计算集群将成为理论化学计算的必由之路。而过去习惯于采用小型机进行计算。随着集群技术的发展,大部分理论化学计算软件成功运行在集群系统中,集群的发展将继续推动计算化学研究的不断前进。本文在分析测试了理论化学计算研究中常用计算软件Gaussian的并行计算效率,提出了相应并行计算的合理实现方式。设计了体现集群技术在实际应用中的技术优势,和在集群环境下,给集群用户利用作业提交系统科学编译脚本的有效方案。研究结果总结如下：Gaussian软件通常采用NFS文件系统实现节点间的数据同步和程序的同步,而NFS文件系统的性能取决于在数据通信链路上所采用的网络设备。这就要求数据通信网络,应尽量采用全线速、无阻塞的交换设备。测试并分析了影响理论化学计算软件Gaussian在计算中对系统网络能力需求的主要因素。研究发现,Gaussian软件采用Linda程序并行通信时会进行大量的系统通信和同步...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 高性能计算在理论化学计算中的应用背景
1.2 并行计算概述
1.2.1 并行结构分析
1.2.2 集群技术的特点
1.3 研究内容及作者的主要工作
第2章 高性能计算的并行分析和作业提交系统
2.1 并行计算
2.2 并行计算的优势
2.3 并行计算的各种架构的对比
2.3.1 共享存储体系结构分析
2.3.2 分布式存储体系结构
2.4 实现并行计算的常见方法
2.4.1 多线程程序
2.4.2 基于OpenMP的并行程序
2.4.3 基于消息传递的并行程序
2.5 作业提交系统
2.5.1 PBS的主要部件
2.5.2 Openpbs的常用术语
2.5.3 作业调度系统
第3章 理论化学计算软件GAUSSIAN在计算平台的性能分析
3.1 理论化学计算软件GAUSSIAN简介
3.2 GAUSSIAN软件的主要组成模块论述
3.3 GAUSSIAN软件的并行方式
3.4 GAUSSIAN软件在集群计算平台测试分析
3.4.1 集群环境搭建和程序的配置
3.4.2 集群环境中程序的测试过程
3.4.3 在集群系统上并行应用性能测试
3.5 GAUSSIAN软件采用不同并行方式的性能差别
3.5.1 两路节点内并行测试
3.5.2 Linda跨节点并行计算测试
3.6 GAUSSIAN软件对内存的需求分析
3.7 GAUSSIAN软件对磁盘系统I/O性能分析
3.8 GAUSSIAN软件对集群系统的网络能力技术分析
3.9 GAUSSIAN软件在作业调度系统使用的脚本分析
第4章 理论化学计算在高性能计算平台上的实例分析
4.1 人类胞外信号调节激酶1的理论研究
4.2 计算方法
4.2.1 理论模型的搭建
4.2.2 分子对接研究
4.2.3 抑制剂的改良与评测
4.3 结果与讨论
4.3.1 hERK1三维结构建立
4.3.2 分子对接研究
4.3.3 抑制剂的改良
4.4 结论
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 高性能计算的发展与理论化学计算的展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]人类胞外信号调节激酶1的同源模建及其抑制剂的对接与结构改造[J]. 张继龙,侯瑞哲,李卓,郑清川,张红星. 化学学报. 2010(03)
[2]集群的可扩展性及其分布式体系结构分析与研究[J]. 何中林. 乐山师范学院学报. 2006(05)
博士论文
[1]过程系统优化的分布式并行计算[D]. 张帆.浙江大学 2002
硕士论文
[1]考虑动态安全约束的电力系统机组组合研究[D]. 张铭泽.浙江大学 2010
[2]高性能计算集群技术应用研究[D]. 王勇超.西安理工大学 2007
[3]基于PC集群的高分辨率投影墙矫正和应用[D]. 周然.浙江大学 2006
本文编号：3163400
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 高性能计算在理论化学计算中的应用背景
1.2 并行计算概述
1.2.1 并行结构分析
1.2.2 集群技术的特点
1.3 研究内容及作者的主要工作
第2章 高性能计算的并行分析和作业提交系统
2.1 并行计算
2.2 并行计算的优势
2.3 并行计算的各种架构的对比
2.3.1 共享存储体系结构分析
2.3.2 分布式存储体系结构
2.4 实现并行计算的常见方法
2.4.1 多线程程序
2.4.2 基于OpenMP的并行程序
2.4.3 基于消息传递的并行程序
2.5 作业提交系统
2.5.1 PBS的主要部件
2.5.2 Openpbs的常用术语
2.5.3 作业调度系统
第3章 理论化学计算软件GAUSSIAN在计算平台的性能分析
3.1 理论化学计算软件GAUSSIAN简介
3.2 GAUSSIAN软件的主要组成模块论述
3.3 GAUSSIAN软件的并行方式
3.4 GAUSSIAN软件在集群计算平台测试分析
3.4.1 集群环境搭建和程序的配置
3.4.2 集群环境中程序的测试过程
3.4.3 在集群系统上并行应用性能测试
3.5 GAUSSIAN软件采用不同并行方式的性能差别
3.5.1 两路节点内并行测试
3.5.2 Linda跨节点并行计算测试
3.6 GAUSSIAN软件对内存的需求分析
3.7 GAUSSIAN软件对磁盘系统I/O性能分析
3.8 GAUSSIAN软件对集群系统的网络能力技术分析
3.9 GAUSSIAN软件在作业调度系统使用的脚本分析
第4章 理论化学计算在高性能计算平台上的实例分析
4.1 人类胞外信号调节激酶1的理论研究
4.2 计算方法
4.2.1 理论模型的搭建
4.2.2 分子对接研究
4.2.3 抑制剂的改良与评测
4.3 结果与讨论
4.3.1 hERK1三维结构建立
4.3.2 分子对接研究
4.3.3 抑制剂的改良
4.4 结论
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 高性能计算的发展与理论化学计算的展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]人类胞外信号调节激酶1的同源模建及其抑制剂的对接与结构改造[J]. 张继龙,侯瑞哲,李卓,郑清川,张红星. 化学学报. 2010(03)
[2]集群的可扩展性及其分布式体系结构分析与研究[J]. 何中林. 乐山师范学院学报. 2006(05)
博士论文
[1]过程系统优化的分布式并行计算[D]. 张帆.浙江大学 2002
硕士论文
[1]考虑动态安全约束的电力系统机组组合研究[D]. 张铭泽.浙江大学 2010
[2]高性能计算集群技术应用研究[D]. 王勇超.西安理工大学 2007
[3]基于PC集群的高分辨率投影墙矫正和应用[D]. 周然.浙江大学 2006
本文编号：3163400
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3163400.html
