懸浮顆粒模擬系統(tǒng)的GPU并行優(yōu)化.pdf

1、計(jì)算機(jī)模擬在當(dāng)代化學(xué)、生物學(xué)、制藥學(xué)以及流體力學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域的研究中都扮演著不可替代的作用。通過對介觀層面上的顆粒以及分子的模擬，可以大大地縮短這些科學(xué)研究方法的周期，同時(shí)極大地提高其實(shí)驗(yàn)成功率。在計(jì)算流體動力學(xué)中，時(shí)下最為流行的模擬方法就是通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算，來實(shí)現(xiàn)對流體流向作用力等的數(shù)值模擬。計(jì)算流體動力學(xué)中，有一類重要方法是格子波爾茲曼方法(Lattice-Boltzmann Method)。
　　本文針對一款叫做Susp3d的

2、對流體中的固體顆粒進(jìn)行模擬的程序，為其設(shè)計(jì)GPU并行算法。通過時(shí)間復(fù)雜性分析和時(shí)間測量的方法，找到性能瓶頸，作為并行化的重點(diǎn)。通過鏈狀數(shù)組、內(nèi)存池、位壓縮、快速歸約求和、嵌套消除、寬度優(yōu)先搜索、分塊矩陣等策略，解決了Susp3d在密集計(jì)算、內(nèi)存冗余、傳輸、申請及回收等方面的問題，把主要的計(jì)算步驟及數(shù)據(jù)讀寫從CPU和主存轉(zhuǎn)移到了GPU和顯存上。并通過MPI多節(jié)點(diǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了多GPU的并行。
　　實(shí)驗(yàn)表明，通過GPU的加速，使得對于液