電子光學系統(tǒng)CAD軟件高性能計算研究.pdf

1、微波管CAD軟件在進行全三維數(shù)值模擬時，需要處理巨大的數(shù)據(jù)量，模擬計算時間較長，因此對模擬軟件的計算性能有很高的要求。本文的主要工作就是優(yōu)化微波管三維電子光學系統(tǒng)CAD軟件“電子光學模擬器”(Electron OpticsSimulator，簡稱EOS)的計算性能。
　　 為優(yōu)化程序的性能，需要了解程序的剖析技術、常用的程序優(yōu)化技術、內存的優(yōu)化使用、高速緩存的應用等。另外，程序優(yōu)化應該具有針對性。在優(yōu)化之前，首先應該掌握程序的性

2、能瓶頸，即需要利用一定的手段和工具剖析程序，檢測程序熱點。所謂程序熱點，就是指程序中總執(zhí)行時間程序時間比例較高的幾個函數(shù)或語句。通過分析EOS程序流程，并利用Microsoft Visual Studio2005性能分析工具檢測程序，找到了EOS程序的熱點——在有限元網(wǎng)格中定位電子位置的算法。本文分別按廣度優(yōu)先搜索、深度優(yōu)先搜素的方式設計了兩個定位電子的算法，分別為按有限元網(wǎng)格層次遍歷的掃描法和按方向定位的追蹤法。同時也給出了這兩種算法

3、中用到的輔助算法。同時，對EOS中的其他重要部分也進行了優(yōu)化，如計
　　 目前多核計算機已經應用到日常科研及生活當中，如果能在EOS程序中實現(xiàn)并行編程，使其充分利用多核并行計算的優(yōu)勢，就能夠在現(xiàn)有的條件下顯著提高EOS的性能。因此本文介紹了并行計算機體系結構、并行編程模型、并行算法、并行計算性能評測等內容，同時比較了幾種并行編程環(huán)境的優(yōu)劣。
　　 通過比較發(fā)現(xiàn)，OpenMP相對適合在多核環(huán)境下實現(xiàn)共享存儲的并行編程，并且