学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于ABEEMσπ模型能量求解并行处理的研究

作　者: 滕人达
导　师: 刘青昆
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 并行计算多线程 MPI OpenMP Thread-checking 分子动力学模拟
分类号: TP311.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 13次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

目前,分子动力学模拟是应用前景最广泛的计算大型复杂生物体系的方法之一。伴随着分子力学模拟技术的的飞速发展,分子动力学模拟技术应用在许多生物大分子体系中,如水分子化合物、多肽化合物、多糖等。该技术使得多种大型复杂生物体系的多种物理化学性质在计算时的准确性都有大幅度提升。分子动力学模拟是将这些力场及牛顿运动力学原理通过计算机模拟而发展起来的一种新兴的计算方法。动力学模拟的优点在于为模拟环境中粒子的运动提供正确的理论根据,并可同时获得系统的动力学及其它的统计资料;模拟结果的准确性较高,普遍的适用于多种系统及各种特性的研讨中。本文给出了力场中能量求解并行化的设计和实现方法。其主要工作有:1对ABEEMσπ力场模型中能量求解的串行程序代码进行分析。ABEEMσπ生物大分子体系模型力场中能量的求解,即求体系中所有原子、σ键、孤对电子、π键位点之间的能量之和。原程序中求解能量项采用串行的嵌套多层迭代来实现,这种方法求解大分子体系的能量作用项时需要很长时间,使研究问题的效率有所降低。2针对大分子体系下能量求解的弊端,提出了针对ABEEMσπ力场模型并行化的处理方案。将MPI+OpenMP混合并行方法应用到ABEEMσπ生物大分子体系力场模型中,并成功地实现了ABEEMσπ力场模型中所有能量项的并行求解。3通过分析比较OpenMP的几种调度策略,将不同的调度策略应用到能量求解的并行化程序中。实验证明,采用不同的调度策略,程序的并行性能也不相同。成功的找到了一种适合ABEEMσπ生物大分子体系模型力场中能量求解的调度策略,缩短了并行程序执行时间。4引入了Intel Thread Checker线程检查工具,并对采用MPI+OpenMP混合并行程序进行线程检查,消除采用多核平台并行化所造成的数据竞争和死锁,避免了因为数据竞争和死锁所引起的计算结果不准确和效率低等问题。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 分子动力学模拟  8
  1.2 并行处理  8-9
  1.3 本文内容  9-11
2 分子动力学模拟与并行技术  11-20
  2.1 分子动力学模拟流程  11-12
  2.2 力场作用项的一般形式  12-13
  2.3 积分求解方法  13-14
  2.4 常用软件包  14-15
  2.5 并行处理技术  15-20
    2.5.1 并行体系结构  15-17
    2.5.2 并行软件环境  17-18
    2.5.3 并行算法  18-20
3 ABEEMσπ模型能量并行求解  20-27
  3.1 ABEEMσπ模型理论  20-21
  3.2 串行流程  21-23
  3.3 并行处理  23-27
4 并行任务划分算法  27-33
  4.1 任务划分对并行性能的影响  27-28
    4.1.1 静态调度和动态调度  27-28
    4.1.2 负载平衡问题  28
  4.2 ABEEMσπ模型调度策略分析  28-31
  4.3 线程冲突检测  31-33
5 模型计算与应用  33-41
  5.1 应用情况  33-34
  5.2 实际模型计算  34-41
    5.2.1 模型说明  34-35
    5.2.2 计算结果  35-41
结论  41-42
参考文献  42-45
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  45-46
致谢  46

基于ABEEMσπ模型能量求解并行处理的研究

内容摘要

全文目录

相似论文