基于GPU的激光與等離子體互作用PIC-MCC模擬并行研究.pdf_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、在日常的生產(chǎn)和生活中,能源是起著至關(guān)重要的作用。隨著化石能源的日益枯竭,人類正在面臨著一場(chǎng)前所未有的能源危機(jī)。能源的發(fā)展與創(chuàng)新,是全世界各國(guó)人民共同關(guān)心的問題,也是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中必須要著重解決的問題。
  核聚變反應(yīng)可以釋放大量的能量,并且對(duì)環(huán)境的污染較小,是化石能源的理想代替品??禳c(diǎn)火方式是有望實(shí)現(xiàn)慣性約束聚變的重要途徑之一,吸引了很多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行研究,其中理論及數(shù)值模擬是當(dāng)前對(duì)快點(diǎn)火研究的重要手段之一。但是由于快點(diǎn)火過程中

2、激光超短超強(qiáng)、帶電粒子密度高且密度跨越數(shù)量級(jí)大,這就使得對(duì)快點(diǎn)火中關(guān)鍵物理問題的模擬勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生龐大的計(jì)算負(fù)擔(dān)、延長(zhǎng)研究周期。隨著對(duì)CPU有限資源的開發(fā)殆盡,人們開始把目光轉(zhuǎn)向了另一種處理器——GPU。GPU的獨(dú)特結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)并行計(jì)算,在高性能計(jì)算的領(lǐng)域倍受科研人員的青睞。
  本文以電子科技大學(xué)開發(fā)的包含碰撞效應(yīng)的相對(duì)論激光等離子體互作用模擬軟件LPICMCC++為基礎(chǔ),對(duì)激光等離子體互作用PIC/MCC模擬的并行技術(shù)展開研究,開

3、發(fā)了基于 GPU的激光等離子體互作用模擬并行算法,完成了并行LPICMCC++代碼的編制、調(diào)試和測(cè)試。主要內(nèi)容有:
  1.介紹了論文工作的研究背景與研究意義。概述了慣性約束聚變的基本原理,簡(jiǎn)單介紹了慣性約束聚變的快點(diǎn)火方式及其國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)及研究現(xiàn)況。對(duì)基于GPU的并行計(jì)算基礎(chǔ)進(jìn)行了闡述,包括硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及編程模型。
  2.對(duì)包含碰撞效應(yīng)的相對(duì)論激光等離子體互作用模擬軟件 LPICMCC++的數(shù)值模擬算法進(jìn)行了詳細(xì)的介

4、紹,包括:粒子運(yùn)動(dòng)的求解、電荷和電流密度的求解、場(chǎng)的求解、光電離、電子碰撞電離及兩體碰撞。上述算法及由此算法開發(fā)的串行軟件為后續(xù)LPICMCC++的并行化奠定了基礎(chǔ)。
  3.以 LPICMCC++軟件的并行化為例,詳盡的說明了 PIC/MCC方法如何在GPU上并行實(shí)現(xiàn)。包括熱點(diǎn)剖析、對(duì)原有LPICMCC++串行代碼的改進(jìn)、PIC/MCC模擬各個(gè)模塊在CUDA中的實(shí)現(xiàn)。
  4.以超短超強(qiáng)激光與等離子體互作用的物理模型為例,

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