基于多核TBB加速的激光等离子体互作用PIC模拟研究

发布时间：2023-08-25 23:28

　　由于传统的不可再生资源如煤、石油、天然气等急剧减少而且对环境污染较大,寻找清洁的、可再生的资源变得越来越重要。惯性约束聚变能够获得清洁能源,是解决能源问题和环境问题的重要方法之一。快点火方式是实现惯性约束聚变的重要途径之一,吸引了很多学者对其进行研究,在其中的激光等离子体互作用数值模拟方面,粒子模拟方法已经成为颇具潜力且已被应用广泛的研究手段。粒子模拟程序具有并行性强的优点,因此大部分粒子模拟程序,特别是应用于激光等离子体互作用领域的具有超大计算负担的均已经或正在被并行化。程序并行化研究是提高程序运行效率的一个重要方法。将串行运行的粒子模拟程序进行并行化改进可以缩短运算时间、提高运算效率。同时,21世纪,计算机领域正在发生着一场计算方式的革命。Intel、AMD以及其他芯片制造商不断推出在单晶片上集成多重处理单元的新型芯片,用于取代过去的单一中心处理器。各种多核并行的程序设计方法,如Intel TBB,Open MP,MPI等工具的发展也为我们提供了可行的并行设计方法。本论文以电子科技大学开发的包含碰撞效应的相对论激光等离子体互作用PIC/MCC软件LPICMCC++为基础,以其激光等...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 惯性约束聚变基本原理
    1.2 粒子模拟方法简介
    1.3 多核多线程的发展
    1.4 主要工作与创新
    1.5 本论文的结构安排
第二章 并行计算概述
    2.1 引言
    2.2 共享内存模型概述
        2.2.1 Open MP方法
        2.2.2 Intel TBB方法
    2.3 消息传递模型概述
    2.4 数据并行模型概述
    2.5 并行编程模型总结
    2.6 本章小结
第三章 LPICMCC++理论及数值模拟
    3.1 引言
    3.2 场的求解
        3.2.1 横向场的求解
        3.2.2 纵向场的求解
    3.3 运动方程的求解
    3.4 电荷源和电流源的求解
    3.5 本章小结
第四章 LPICMCC++软件TBB并行开发
    4.1 LPICMCC++激光等离子体互作用求解器串行代码简介
    4.2 Intel Parallel Studio介绍
        4.2.1 Intel Composer介绍
        4.2.2 Intel Inspector介绍
        4.2.3 Intel Amplifier介绍
        4.2.4 三个模块的配合使用
    4.3 LPICMCC++激光等离子体互作用求解器并行化
        4.3.1 激光等离子体互作用求解器串行程序热点分析
        4.3.2 激光等离子体互作用求解器程序的改写
        4.3.3 并行编程错误的检测与消除
        4.3.4 程序加速比
        4.3.5 激光等离子体互作用求解器并行程序热点分析
    4.4 本章小结
第五章 模拟结果与分析
    5.1 引言
    5.2 激光场特性
    5.3 等离子体分布特性
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献



本文编号：3843508