检索结果-内蒙古大学图书馆

2012全国高性能计算学术年会

作者： XU Xiao-Wen 徐小文 MO Ze-Yao 莫则尧 High Performance Computing Center Laboratory of Computational PhysicsInstitute of Applied Physics a 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心计算物理重点实验室北京 100094

迭代方法是科学计算中求解大规模稀疏线性代数方程组最常用的方法。迭代方法的并行可扩展性能取决于迭代过程中通信与计算开销之比。稀疏矩阵与向量的乘积(SpMV)、向量与向量的内积(Dot)是迭代方法的两个基本运算，分别需要局部点对点... 详细信息

迭代方法是科学计算中求解大规模稀疏线性代数方程组最常用的方法。迭代方法的并行可扩展性能取决于迭代过程中通信与计算开销之比。稀疏矩阵与向量的乘积(SpMV)、向量与向量的内积(Dot)是迭代方法的两个基本运算，分别需要局部点对点通信和全局规约通信，是影响迭代方法并行可扩展性能的主要瓶颈。多核体系结构需要并行迭代方法适应更细粒度的并行计算，通信与计算比对并行性能的影响更为突出。针对多核体系结构特征，本文分析并行迭代方法的通信与计算比。具体地，引入渐近规模，即满足加速条件的计算规模下界，来反映并行迭代方法适应细粒度计算的能力，并由此刻画通信与计算比。基于此，在一台包含128 个双路四核计算节点的并行机上(共1024 个CPU 核)，分别基于纯进程并行(MPI)和进程/线程混合并行(MPI/OpenMP)，分析了几类常用迭代方法的通信与计算比。数值结果表明，基于MPI 的纯进程并行性能受限于内积计算的渐近规模，难以适应多核体系结构上的大规模计算。基于MPI/OpenMP 的进程/线程混合并行可缓解进程间的MPI 通信开销，降低渐近规模，改善并行可扩展性能。基于这些结果，从迭代方法的算法设计和并行实现等方面讨论了面向更大规模的多核系统，降低通信与计算比的途径和方法。

关键词：高性能计算机多核体系结构迭代方法并行可扩展

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扩散方程区域分解的多步算法

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计算物理 2011年第6期28卷 825-830页

作者：盛志明崔霞刘兴平中国工程物理研究院研究生部北京100088 北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088

利用分数步法进行内边界值的多步计算,改进二维扩散方程的区域分解算法,形成新的并行算法,放宽稳定性条件.其中采用分数步空间大步长离散格式计算内边界点值.算法精度与隐格式相当.与改进前相比,稳定性条件放宽了q倍(q为两个相邻时间步... 详细信息

利用分数步法进行内边界值的多步计算,改进二维扩散方程的区域分解算法,形成新的并行算法,放宽稳定性条件.其中采用分数步空间大步长离散格式计算内边界点值.算法精度与隐格式相当.与改进前相比,稳定性条件放宽了q倍(q为两个相邻时间步之间执行分数步内边界值计算的次数).利用离散极值原理,严格证明了算法的收敛性.在并行机上进行数值试验,验证理论分析的结果,表明算法具有更宽松的稳定性、好的精度和并行可扩展性.

关键词：扩散方程区域分解并行计算多步法

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非定常辐射输运问题的蒙特卡罗自适应偏倚抽样

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物理学报 2011年第2期60卷 199-203页

作者：李刚邓力李树莫则尧北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 中国工程物理研究院北京研究生部北京100088

用蒙特卡罗(MC)方法模拟高温、高压、多介质、大变形辐射输运问题时,由于网格体积悬殊,导致各网格通量的统计误差涨落很大,随着时间步的增加,误差积累甚至会导致计算结果失真.为此,发展了针对全局网格计算的源偏倚抽样技巧.用于源偏倚... 详细信息

用蒙特卡罗(MC)方法模拟高温、高压、多介质、大变形辐射输运问题时,由于网格体积悬殊,导致各网格通量的统计误差涨落很大,随着时间步的增加,误差积累甚至会导致计算结果失真.为此,发展了针对全局网格计算的源偏倚抽样技巧.用于源偏倚抽样的价值函数基于上个时间步各网格通量及误差,通过加权构造产生,它比传统MC通过解伴随方程获取价值的性价比要高得多.数值试验表明,全局源偏倚抽样通过自适应分配当前时间步各网格的粒子数,有效地降低了当前步重要网格通量误差.

关键词：非定常辐射输运蒙特卡罗源偏倚抽样

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一种结合Roe格式的高精度半拉氏方法

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力学学报 2011年第4期43卷 660-666,672+671页

作者：齐进田保林王双虎北京应用物理与计算数学研究所北京100094 计算物理国防重点实验室北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

针对守恒形式的欧拉方程组,构造了一种结合Roe格式的守恒型有限体积形式的半拉氏方法.通过发展一种基于Roe特征速度的拉氏质点回溯方法,由此来计算半点的流量并作为边界通量的近似,使得这种半拉氏方法在时空离散上达到二阶精度,并且保... 详细信息

针对守恒形式的欧拉方程组,构造了一种结合Roe格式的守恒型有限体积形式的半拉氏方法.通过发展一种基于Roe特征速度的拉氏质点回溯方法,由此来计算半点的流量并作为边界通量的近似,使得这种半拉氏方法在时空离散上达到二阶精度,并且保证了守恒性.其中回溯点处物理量采用本质无振荡格式(ENO)方法进行插值重构得到,不需要增加人工黏性且避免了有限体积多矩半拉氏方法中限制器选择的问题,又能够达到时空的高阶精度.方法简便,易于实现,兼具拉氏方法和欧拉方法的优点.一维和二维数值算例表明,此方法对激波和接触间断都取得了满意的模拟效果,可用于可压缩复杂流动问题的计算.

关键词： Roe格式半拉氏方法 ENO 有限体积方法特征不变量

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改进型锥-纳米刷(层)靶中电子束的产生和传输

改进型锥-纳米刷(层)靶中电子束的产生和传输

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中国物理学会2012年秋季学术会议

作者：王欢曹莉华贺贤土北京大学应用物理与技术研究中心 100871 北京大学高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室 100871 北京大学应用物理与技术研究中心 100871 北京应用物理与计算数学研究所 100094 北京大学应用物理与技术研究中心 100871 北京大学高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室 100871 北京应用物理与计算数学研究所 100094

激光与固体靶相互作用产生高品质电子束是快点火物理以及高能量密度物理的基本问题.二维PIC(particle-in-cell)粒子模拟结果显示,在超短超强激光与等离子体相互作用(LPI)中采用靶前有亚激光波长结构的纳米刷靶能够有效降低激光能量的反... 详细信息

激光与固体靶相互作用产生高品质电子束是快点火物理以及高能量密度物理的基本问题.二维PIC(particle-in-cell)粒子模拟结果显示,在超短超强激光与等离子体相互作用(LPI)中采用靶前有亚激光波长结构的纳米刷靶能够有效降低激光能量的反射并增强能量吸收.通过优化纳米刷的宽度,长度和纳米刷之间的间隙距离可以提高激光-电子能量转换效率.与平面靶相比,纳米刷靶能够有效提高激光能量转化为快电子动能的转化效率.

关键词：二维PIC(particle-in-cell)模拟纳米刷(层)靶,激光-电子能量转换效率快电子产额快电子束(FEB)焦斑传播距离

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大规模科学与工程计算中舍入方式对计算置信度的影响

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数值计算与计算机应用 2011年第1期32卷 23-32页

作者：姚彦忠袁光伟莫则尧北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088

在许多实际应用问题的大规模精密化数值模拟中,存在很多影响计算置信度的因素.本文通过几个有代表性的算例,研究了计算机字长舍入方式的不同对数值模拟置信度的影响.如果在算法实施中舍入方式是随机的或"交替舍入",使得计算... 详细信息

在许多实际应用问题的大规模精密化数值模拟中,存在很多影响计算置信度的因素.本文通过几个有代表性的算例,研究了计算机字长舍入方式的不同对数值模拟置信度的影响.如果在算法实施中舍入方式是随机的或"交替舍入",使得计算机字长舍入造成的误差具有随机抵消的特点,则对计算结果不会造成显著影响;如果总是采用固定的"只舍不入"或"只入不舍"方式,则计算出现明显误差.由此表明,在针对复杂问题的大型数值模拟过程中,当某些计算环节需要进行数据截断时,应设计合理的算法,从而才能保证大规模科学计算的高置信度.

关键词：数值计算舍入方式字长

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预热烧蚀瑞利–泰勒不稳定性射流状尖钉形成机制

预热烧蚀瑞利–泰勒不稳定性射流状尖钉形成机制

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中国物理学会2012年秋季学术会议

作者：王立锋叶文华李英俊贺贤土北京大学应用物理与技术研究中心北京100871 北京大学高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室北京100871 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 中国矿业大学(北京)理学院北京100083

针对惯性约束聚变以及天体物理射流的理论研究和实际应用,从理论和数值模拟两方面对预热烧蚀 Rayleigh-Taylor (RT) 不稳定性射流状尖钉 (Spike) 的形成过程和物理机制开展重点研究.通过推广已有的理论,发展了 RT 和 Kelvin-Helmholtz (... 详细信息

针对惯性约束聚变以及天体物理射流的理论研究和实际应用,从理论和数值模拟两方面对预热烧蚀 Rayleigh-Taylor (RT) 不稳定性射流状尖钉 (Spike) 的形成过程和物理机制开展重点研究.通过推广已有的理论,发展了 RT 和 Kelvin-Helmholtz (KH) 不稳性界面连续分布线性模型和界面间断分布弱非线性模型;利用开发的高精度数值模拟程序,研究了烧蚀流体和纯流体中 RT 和 KH 不稳定性的弱非线性模耦合和非线性演化.

关键词：高能量密度预热烧蚀瑞利-泰勒不稳定性射流状尖钉

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多核集群中系统噪音的测量

多核集群中系统噪音的测量

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2012全国高性能计算学术年会

作者：武林平 Wu Linping 魏勇 Wei Yong 刘旭 Liu Xu 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京 100094 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics Beijing 100094 China 北京应用物理与计算数学研究所高性能计算中心北京 100094 计算机体系结构国家重点实验室中国科学院计算技术研究所北京100190 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics Beijing 100094 China State Key Laborato

并行程序在运行过程中,位于计算节点上的进程经常由于CPU要处理来自硬件、固件、节点操作系统、系统管理软件等部件的干扰而被迫中断,这些由于系统部件所引起的计算进程中断被称之为“系统噪音”.相关研究表明,噪音的叠加对大规模并行... 详细信息

并行程序在运行过程中,位于计算节点上的进程经常由于CPU要处理来自硬件、固件、节点操作系统、系统管理软件等部件的干扰而被迫中断,这些由于系统部件所引起的计算进程中断被称之为“系统噪音”.相关研究表明,噪音的叠加对大规模并行程序的性能有较大影响,特别是当前的大规模集群系统,单节点数十核、全系统数万核,需要对系统噪音进行精确的量化分析.本文在总结相关研究的基础上,实现了一个低开销、可扩展性好的噪音测量软件NoiseProfiler.该软件实现固定工作量、固定时间量、噪音序列三种噪音测量方法,能够从不同视角刻画系统的噪音特征;实现单核、单CPU、全节点三种测量流程,分别针对多核集群系统的多种使用模式;低时间开销,在2000个节点上测量时间最长1458秒;具有良好的可扩展性,节点数量从125增加到2000,其测量总时间仅增加3.9％.应用到某单位生产系统P上,检测到P内存在两类较大噪音源,通过改进系统、消除噪音源,实际并行程序的测试性能分别提升38.5％、48％.

关键词：并行程序多核集群系统噪音测量性能优化

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带间断扩散系数热传导方程的高精度数值模拟方法研究

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应用数学学报 2011年第2期34卷 229-239页

作者：宋淑红王双虎北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100088 北京大学应用物理与技术研究中心北京100871

针对热传导方程在间断扩散系数处的数值求解困难,作者已经提出了"孪生逼近"自适应方法.本文以一维问题为例,推广热传导方程解的内蕴连续性到高阶,进而研究构造了更高精度,更经济的"孪生逼近"算法,并用数值结果进行... 详细信息

针对热传导方程在间断扩散系数处的数值求解困难,作者已经提出了"孪生逼近"自适应方法.本文以一维问题为例,推广热传导方程解的内蕴连续性到高阶,进而研究构造了更高精度,更经济的"孪生逼近"算法,并用数值结果进行了检验.

关键词：热传导方程间断扩散系数差分离散

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双层下落薄膜流动的线性稳定性研究

双层下落薄膜流动的线性稳定性研究

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第七届全国流体力学学术会议

作者：胡军尹协远 BenHadid Hamda Henry Daniel 北京应用物理与计算数学研究所中国科学技术大学近代力学系法国里昂中央理工大学流体力学和声学实验室

本文的双层下落薄膜的流动稳定性研究不做特殊的物理假设,即考虑真实的密度分层和惯性效应,通过Chebyshev拟谱法计算得到全尺度的数值色散关系,画出不同密度比下的关于雷诺数与波数的中性曲线,考察雷诺数,黏性比,厚度比以及密度比等无... 详细信息

本文的双层下落薄膜的流动稳定性研究不做特殊的物理假设,即考虑真实的密度分层和惯性效应,通过Chebyshev拟谱法计算得到全尺度的数值色散关系,画出不同密度比下的关于雷诺数与波数的中性曲线,考察雷诺数,黏性比,厚度比以及密度比等无量纲参数对流动时间稳定性影响。对于双层下落薄膜流动的时空稳定性研究,本文将考察在速度为V的惯性坐标下流动的时空增长率,画出了绝对和对流不稳定在参数区间内的边界曲线,研究雷诺数,黏性比,以及倾角对流动的绝对和对流不稳定性的影响特性。

关键词：薄膜流动流动稳定性非惯性不稳定绝对和对流不稳定

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