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ABEEMσπ/MM模型中能量求解的并行化

作　者: 张晶
导　师: 杨忠志
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 原子与分子物理学
关键词: 原子-键电负性均衡方法静电相互作用能并行算法 DO循环
分类号: Q7-3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文的工作主要分为两大部分：一、通过对ABEEMσπ力场模型中计算静电相互作用项串行程序中多个循环相互嵌套部分的分析,提出带状循环划分、迭代求解的并行化处理方案；二、将以上方法应用到ABEEMσπ力场模型中求解其他所有能量项的串行程序中,实现了ABEEMσπ力场模型中所有求解能量项的并行化。随着计算机、计算方法和工程应用的高速发展,求解问题的复杂度和规模也不断增加,几乎所有的科学都走向定量化和精确化。同时原有的串行算法也不能满足当前的计算要求,使得串行计算机难以胜任。以Cluster为代表的MPI(消息传递接口)并行计算机系统逐渐成为求解大型数值问题的主要平台。从而产生了诸如计算物理、计算力学、计算化学和计算材料学等一批新兴的计算科学分支。计算科学已经和传统的科学方法即理论和试验相并列,成为了第三种科学方法,并广泛应用于气象预测、石油勘探、交通运输、航空航天等重要的工程领域。ABEEMσπ模型中计算体系的静电相互作用能,即求体系中所有原子、σ键、孤对电子、万键位点之间的静电相互作用能之和。原程序求静电相互作用能采用串行的多个相互嵌套的循环依次计算来实现,这种方法求解大分子体系的静电相互作用能时需要很长时间,使研究问题的效率有所降低。本文采用带状循环划分、迭代分配求解的并行化处理方案,将串行的静电相互作用能程序转换为可在MPI并行环境下多机系统上运行的并行程序。新程序很大程度上节省了机时,并得到与串行一致的结果。随后,本文又将此方法应用于ABEEMσπ力场模型中求解其他能量项的程序中。并且采用十个不同的体系对其进行动力学模拟测试。经测试表明,利用新编制的并行程序进行动力学模拟,并行加速比以线性趋势提高、求解能量速度大幅度加快、尤其是针对原子数较多的分子体系效果比较理想。

ABEEMσπ/MM模型中能量求解的并行化

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