1D3V粒子模擬軟件BUMBLEBEE的GPU并行研究.pdf

1、能源在人類的日常生產(chǎn)生活中起著非常重要的作用。人類社會(huì)對(duì)能源的需求隨著社會(huì)的快速發(fā)展而變得越來越大，使得能源成為各國目前迫切需要解決的問題。
　　核聚變可產(chǎn)生巨大的能量，并且它所造成的環(huán)境污染較小。同時(shí)核聚變所使用的原料為氘和氚，而海水中又富含氘和氚，所以核聚變是目前各國重點(diǎn)研究的課題。在慣性約束聚變中，快點(diǎn)火對(duì)驅(qū)動(dòng)壓縮對(duì)稱性要求不高，還能夠以較少的能量完成點(diǎn)火并實(shí)現(xiàn)高增益的聚變，所以快點(diǎn)火很快就成為了慣性約束聚變研究領(lǐng)域的研究熱

2、點(diǎn)之一。由于快點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)研究復(fù)雜且存在諸多困難，因此計(jì)算機(jī)模擬成為快點(diǎn)火研究的重要手段之一。粒子模擬方法是其中的主流方法，但該方法會(huì)產(chǎn)生龐大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。隨著CPU的發(fā)展趨于飽和，粒子模擬軟件的GPU硬件加速研究將使得快點(diǎn)火關(guān)鍵物理問題的高效粒子模擬研究成為可能。
　　本論文基于電子科技大學(xué)研發(fā)的粒子模擬軟件BUMBLEBEE，對(duì)其激光等離子體互作用部分進(jìn)行并行計(jì)算優(yōu)化，開發(fā)了基于GPU并行的1D3V粒子模擬軟件BUMBLEBEE。所

3、做的主要工作如下：
　　1.總結(jié)了CUDA并行計(jì)算基礎(chǔ)，主要對(duì)CUDA存儲(chǔ)器、CUDA軟件架構(gòu)以及CUDA的執(zhí)行模式這幾個(gè)方面進(jìn)行了介紹。
　　2.概述了串行粒子模擬軟件BUMBLEBEE，包括它的功能模塊、模擬流程以及所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。最后初步完成了BUMBLEBEE軟件中粒子運(yùn)動(dòng)、源的求解以及場的求解的GPU并行。
　　3.提出GPU并行程序性能優(yōu)化的策略，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)并行BUMBLEBEE軟件在線程調(diào)度、共享