粒子模擬并行通信模式和負(fù)載平衡研究的中期報(bào)告

粒子模擬并行通信模式和負(fù)載平衡研究的中期報(bào)告中期報(bào)告一、研究進(jìn)展1.1研究背景物理粒子模擬是一種重要的計(jì)算科學(xué)應(yīng)用，可用于深入理解物理現(xiàn)象、優(yōu)化材料性能等。然而，由于粒子數(shù)量龐大、計(jì)算量極大，需要使用高性能計(jì)算機(jī)或并行計(jì)算集群進(jìn)行模擬，這就需要設(shè)計(jì)高效的并行通信模式以及負(fù)載平衡策略。1.2研究?jī)?nèi)容本研究旨在設(shè)計(jì)高效的粒子模擬并行通信模式和負(fù)載平衡策略。其中，具體研究?jī)?nèi)容包括：1）并行通信模式設(shè)計(jì)。通過深入剖析粒子模擬的特點(diǎn)及其計(jì)算中的數(shù)據(jù)通信模式，設(shè)計(jì)出高效的并行通信模式，使得不同計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率最大化。2）負(fù)載平衡策略設(shè)計(jì)。由于不同計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的計(jì)算負(fù)載可能存在不均衡的情況，因此需要設(shè)計(jì)合理的負(fù)載平衡策略來消除這種不均衡性，保證計(jì)算效率最大化。1.3研究方法本研究將采用以下主要方法：1）文獻(xiàn)綜述。通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的綜述，對(duì)粒子模擬的并行計(jì)算進(jìn)行深入了解，為后續(xù)的研究提供基礎(chǔ)和支撐。2）分析粒子模擬的通信模式。通過分析粒子模擬的特點(diǎn)及其計(jì)算中的數(shù)據(jù)通信模式，設(shè)計(jì)出高效的并行通信模式。3）設(shè)計(jì)負(fù)載平衡策略。通過分析不同計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的計(jì)算負(fù)載數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出合理的負(fù)載平衡策略，使計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的計(jì)算負(fù)載達(dá)到相對(duì)平衡，從而提高計(jì)算效率。4）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法的可行性和實(shí)用性，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。1.4預(yù)期成果本研究預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下成果：1）設(shè)計(jì)出高效的并行通信模式，并通過實(shí)際計(jì)算驗(yàn)證其實(shí)用性和可行性。2）設(shè)計(jì)出合理的負(fù)載平衡策略，并通過實(shí)際計(jì)算驗(yàn)證其實(shí)用性和可行性。3）總結(jié)出適用于粒子模擬并行計(jì)算的最佳并行通信模式和負(fù)載平衡策略，為進(jìn)一步推廣和應(yīng)用粒子模擬提供技術(shù)支持。二、研究計(jì)劃時(shí)間節(jié)點(diǎn)|研究任務(wù)-----------------------|------------------2022年1月-2022年2月|文獻(xiàn)綜述，調(diào)研相關(guān)技術(shù)2022年3月-2022年4月|設(shè)計(jì)并行通信模式，實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證2022年5月-2022年6月|設(shè)計(jì)負(fù)載平衡策略，實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證2022年7月-2022年8月|實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)成果2022年9月-2022年10月|論文撰寫，答辯準(zhǔn)備三、參考文獻(xiàn)1.Abdelsalam,M.,&Feng,X.(2019).ParallelimplementationofClothSimulationBasedonGPUandOpenACC.JournalofFluidDynamics,41(1),51-66.2.Plumlee,R.(2015).AMethodforParallelizingParticleSimulations.JournalofComputationalPhysics,30(3),301-317.3.Tang,Y.,&Wei,C.(2011).AStudyonParallelParticle-in-CellSimulationM