ABEEMσπ-MM模型中能量求解的并行化.pdf

1、本論文的工作主要分為兩大部分:一、通過(guò)對(duì)ABEEMσπ力場(chǎng)模型中計(jì)算靜電相互作用項(xiàng)串行程序中多個(gè)循環(huán)相互嵌套部分的分析,提出帶狀循環(huán)劃分、迭代求解的并行化處理方案;二、將以上方法應(yīng)用到ABEEMσπ力場(chǎng)模型中求解其他所有能量項(xiàng)的串行程序中,實(shí)現(xiàn)了ABEEMσπ力場(chǎng)模型中所有求解能量項(xiàng)的并行化。
　　 隨著計(jì)算機(jī)、計(jì)算方法和工程應(yīng)用的高速發(fā)展,求解問(wèn)題的復(fù)雜度和規(guī)模也不斷增加,幾乎所有的科學(xué)都走向定量化和精確化。同時(shí)原有的串行算法

2、也不能滿(mǎn)足當(dāng)前的計(jì)算要求,使得串行計(jì)算機(jī)難以勝任。以Cluster為代表的MPI(消息傳遞接口)并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)逐漸成為求解大型數(shù)值問(wèn)題的主要平臺(tái)。從而產(chǎn)生了諸如計(jì)算物理、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算化學(xué)和計(jì)算材料學(xué)等一批新興的計(jì)算科學(xué)分支。計(jì)算科學(xué)已經(jīng)和傳統(tǒng)的科學(xué)方法即理論和試驗(yàn)相并列,成為了第三種科學(xué)方法,并廣泛應(yīng)用于氣象預(yù)測(cè)、石油勘探、交通運(yùn)輸、航空航天等重要的工程領(lǐng)域。
　　 ABEEMσπ模型中計(jì)算體系的靜電相互作用能,即求體系中所有

3、原子、σ鍵、孤對(duì)電子、π鍵位點(diǎn)之間的靜電相互作用能之和。原程序求靜電相互作用能采用串行的多個(gè)相互嵌套的循環(huán)依次計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn),這種方法求解大分子體系的靜電相互作用能時(shí)需要很長(zhǎng)時(shí)間,使研究問(wèn)題的效率有所降低。本文采用帶狀循環(huán)劃分、迭代分配求解的并行化處理方案,將串行的靜電相互作用能程序轉(zhuǎn)換為可在MPI并行環(huán)境下多機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的并行程序。新程序很大程度上節(jié)省了機(jī)時(shí),并得到與串行一致的結(jié)果。隨后,本文又將此方法應(yīng)用于ABEEMσπ力場(chǎng)模型中求解其