并行計算技術(shù)在分子動力學模擬中的研究與應用.pdf

1、分子動力學模擬是一種依靠牛頓力學原理來模擬分子體系運動的方法，主要用以研究分子的特性，這種方法被廣泛地應用于計算化學、氣候模擬、材料學、生物化學等研究領(lǐng)域。在分子動力學計算過程中，為了使模擬計算的結(jié)果更加精確，往往會盡可能多的增加模擬體系的粒子個數(shù)，這就使得分子動力學計算相當耗費時間。而傳統(tǒng)的串行計算方法并不能在有效合理的時間內(nèi)完成計算，從而在一定程度上影響著研究的進展。因此，近些年來迅速發(fā)展的并行計算技術(shù)成為解決高性能數(shù)據(jù)處理需求問題

2、的有效途徑。
　　 本文根據(jù)并行計算技術(shù)的設計方法，對并行計算技術(shù)在分子動力學模擬系統(tǒng)中的實現(xiàn)進行了研究。論文的核心工作包括以下內(nèi)容：
　　 首先，考慮軟硬件平臺和算法的結(jié)合，充分利用實驗室現(xiàn)有的2臺服務器資源，通過MPICH技術(shù)構(gòu)建了小型對稱多處理器共享存儲并行機(Symmetric Multiprocessor)機群，簡稱SMP機群。
　　 其次，針對傳統(tǒng)串行計算方法計算速度緩慢、效率低下的問題，采用了基于消

3、息傳遞接口(Message Passing Interface，簡稱MPI)并行編程模型，實現(xiàn)了在小型SMP機群上的并行；同時考慮OpenMP(OpenMulti-Processing)共享存儲的特點，利用OpenMP實現(xiàn)了基于OpenMP模型的多線程并行。
　　 最后，根據(jù)兩者的特點，考慮結(jié)合MPI和OpenMP混合的并行模型設計：在節(jié)點之間采用MPI進程級并行，節(jié)點內(nèi)部采用OpenMP多線程并行，并對該并行算法進行了實現(xiàn)及對