【摘要】：當下,隨著計算機體系不斷向多核異構結構發(fā)展,其計算能力也不斷得到提升和突破,計算物理中大規(guī)模和高計算量的問題也有了研究的契機。蒙特卡洛法作為非常重要的一種模擬方法,對其并行算法的研究和實現(xiàn)具有重要意義。在此背景下,本論文依托實驗室搭建的計算平臺,主要研究動力學蒙特卡洛的相關并行計算算法。基于較簡單的薄膜生長仿真過程,實現(xiàn)了算法的并行計算仿真,而后又基于更復雜的納米基底下的嵌段共聚物自組裝過程,實現(xiàn)了動力學蒙特卡洛并行計算方法的并行應用。詳細來說,本論文的研究工作及成果包括:(1)總結了動力學蒙特卡洛算法目前存在的問題和挑戰(zhàn),其中傳統(tǒng)算法單一執(zhí)行性的特征是實現(xiàn)并行化的主要難點,進而介紹了以時間推進是否同步為區(qū)別的兩種典型的并行算法思想:混合式異步算法和空事件同步算法。在結合相關文獻的總結和對兩種算法的偽并行實現(xiàn)及比較后,認為空事件同步并行算法更適合于并行計算,并展開后續(xù)研究。(2)基于薄膜生長過程,通過OpenMP指導性編譯,引入周期性邊界條件等方法實現(xiàn)了算法的并行仿真,將并行計算得到的結果與基礎KMC仿真得到的結果進行了對比,驗證了算法維持了過程的正確性和動態(tài)性。在對并行加速效果進行分析時,注意到了區(qū)塊劃分會增加蒙特卡洛時間推進步長,提出了該優(yōu)化算法的加速比計算公式。在最高線程60線程的并行計算下,實際加速比能達到37左右。(3)在半導體制造陷入瓶頸,嵌段共聚物自組裝技術具有替代前景的背景下,將動力學蒙特卡洛并行算法應用其仿真中,并提出通過統(tǒng)計均值作為不同類別狀態(tài)的速率近似值的思想,來解決計算全局事件速率總和的難點。(4)同樣對嵌段共聚物自組裝技術實現(xiàn)了并行仿真,在最高線程64個線程的并行計算下,實際加速比能接近40,并提出了加權圖像信息熵的概念驗證了算法具有良好的動態(tài)性。最后在并行計算加速仿真的條件下,研究了不同仿真條件的改變對納米基底誘導嵌段共聚物自組裝形成的圖案的影響和規(guī)律。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O242.2;O411.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王同科;�；圪e;王彩華;;信息與計算科學專業(yè)并行計算人才培養(yǎng)模式研究與實踐[J];高師理科學刊;2016年02期

2 李欣;王婷;;MPI并行計算在圖像處理方面的應用[J];科學中國人;2017年12期

3 楊學軍;;并行計算六十年[J];計算機工程與科學;2012年08期

4 李燕;徐冠;;測控系統(tǒng)的集群并行計算的實現(xiàn)[J];桂林航天工業(yè)學院學報;2012年04期

5 余蓮;;MATLAB并行計算:讓高性能計算資源的利用更加高效[J];電子技術應用;2009年01期

6 姚學禮;;網絡并行計算中的負載平衡[J];光盤技術;2008年12期

7 梁丹;馮菊;陳星;;高效率FDTD網絡并行計算研究[J];四川大學學報(自然科學版);2006年03期

8 曹衛(wèi);并行計算——計算科學與工程的核心[J];上海城市管理職業(yè)技術學院學報;2004年S1期

9 戴光明,孟永良;網絡并行計算中動態(tài)負載平衡的實現(xiàn)[J];計算機工程與應用;1998年10期

10 莊昌文,林曉東,劉心松;實現(xiàn)并行計算的群集系統(tǒng)[J];計算機應用;1998年06期

相關會議論文 前10條

1 王元元;曾建潮;譚瑛;;基于并行計算模型的并行微粒群算法的性能分析[A];2007年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集(上冊)[C];2007年

2 孫樂;何穎波;吳瑞安;石正軍;李于峰;;面向對象有限元并行計算框架的多場耦合服務[A];中國計算力學大會'2010（CCCM2010）暨第八屆南方計算力學學術會議（SCCM8）論文集[C];2010年

3 裘懿勇;徐斌;劉曉明;;并行計算作業(yè)調度系統(tǒng)的架構及應用[A];第十四屆中國科協(xié)年會第5分會場：綠色船舶與海洋裝備創(chuàng)新發(fā)展及產業(yè)化論壇論文集[C];2012年

4 裘懿勇;徐斌;劉曉明;;并行計算作業(yè)調度系統(tǒng)的架構及應用[A];2012年MIS/S&A學術交流會議論文集[C];2012年

5 左風麗;莫則堯;葉文華;;計算流體三維分裂格式的高效并行計算[A];中國工程物理研究院科技年報（2003）[C];2003年

6 李剛;;蒙特卡羅區(qū)域分解并行計算的偽隨機數(shù)應用[A];中國工程物理研究院科技年報：2013年版[C];2013年

7 胡金初;;并行計算中的任務分配算法[A];2005年全國理論計算機科學學術年會論文集[C];2005年

8 張理濤;黃廷祝;谷同祥;左憲禹;;一種適合于分布式并行計算改進的平方共軛殘差法[A];2008年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集(下冊)[C];2008年

9 王曉彤;王希敏;;波束形成多核并行計算加速比分析[A];中國聲學學會水聲學分會2015年學術會議論文集[C];2015年

10 李利杰;雷詠梅;;一種面向網格的二級并行計算模型研究與實現(xiàn)[A];2006年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集（三）[C];2006年

相關重要報紙文章 前10條

1 山西 劉國信;GPU的應用之路[N];電子報;2017年

2 本報記者 孫喜保;“中國超算”一鳴驚人的背后[N];工人日報;2017年

3 軼嘉;英特爾全球首個并行計算中心落戶無錫[N];人民郵電;2009年

4 曙光信息產業(yè)有限公司研發(fā)中心 溫鑫;并行計算任重道遠[N];中國計算機報;2007年

5 英特爾 趙軍(Jun Zhao);PC機并行計算革命尚未成功[N];中國計算機報;2009年

6 英特爾并行計算實驗室研究員 TimothyMattson;并行計算:減少串行軟件[N];中國計算機報;2007年

7 安世亞太 雷先華;ANSYS高性能并行計算[N];中國航空報;2005年

8 ;Linux下的網絡并行計算[N];計算機世界;2000年

9 江錫民;英特爾并行計算中心落戶無錫[N];新華日報;2009年

10 曙光信息產業(yè)有限公司研發(fā)中心 溫鑫;并行計算軟件開發(fā)概述[N];中國計算機報;2007年

相關博士學位論文 前10條

1 劉強;基于異構并行計算的流域洪水模擬理論與方法研究[D];西安理工大學;2018年

2 楊昌棋;力學測試與計算中的若干技術研究[D];重慶大學;2004年

3 王開健;基于特大增量步算法的網絡并行計算[D];清華大學;2005年

4 付朝江;集群MPI環(huán)境下有限元結構分析并行計算研究[D];上海大學;2006年

5 鄭奎松;FDTD網絡并行計算及ADI-FDTD方法研究[D];西安電子科技大學;2005年

6 管建和;電磁場有限元法解釋分布式并行計算的研究[D];中國地質大學（北京）;2006年

7 劉耀儒;三維有限元并行計算及其在水利工程中的應用[D];清華大學;2003年

8 孫安香;數(shù)值氣象預報變分同化的伴隨模式并行計算[D];中國人民解放軍國防科學技術大學;2002年

9 龍柏;并行計算平臺上的數(shù)據(jù)索引技術研究[D];中國科學技術大學;2011年

10 張帆;過程系統(tǒng)優(yōu)化的分布式并行計算[D];浙江大學;2002年

相關碩士學位論文 前10條

1 孫宇;云計算在智能電網任務調度及潮流并行計算的理論與應用研究[D];天津理工大學;2019年

2 張學磊;基于異構多核架構的動力學蒙特卡洛并行計算研究及應用[D];浙江大學;2019年

3 牟銳;基于動態(tài)鄰域擾動學習的人工蜂群聚類算法[D];西安理工大學;2019年

4 陳航;ELBM算法的并行化研究與實現(xiàn)[D];湖南大學;2015年

5 郭寧波;眾核平臺結構網格CFD并行計算研究[D];國防科學技術大學;2016年

6 張紀偉;水聲陣列寬帶自適應波束形成的GPU眾核并行計算[D];國防科學技術大學;2017年

7 王一朝;順序數(shù)據(jù)同化方法的并行計算研究[D];西北師范大學;2018年

8 王存波;面向并行計算的并發(fā)傳輸系統(tǒng)設計與優(yōu)化[D];南京郵電大學;2018年

9 金遠洋;格子玻爾茲曼方法的眾核平臺并行計算與優(yōu)化研究[D];國防科學技術大學;2017年

10 梁洋洋;面向并行計算的儀器內數(shù)據(jù)管理的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

，

本文編號：2603764