以同步輻射實(shí)驗(yàn)為目標(biāo)的加速器正追求更小的發(fā)射度，加速器越來(lái)越復(fù)雜，原件個(gè)數(shù)也隨之增加。現(xiàn)代大型加速器中，加速器元件個(gè)數(shù)都以千計(jì)，因而在加速器設(shè)計(jì)及研究過(guò)程中需要大量的計(jì)算。除線性磁聚焦設(shè)計(jì)外，由于磁鐵制造誤差，以及其非線性原件引入的非線性問(wèn)題無(wú)法給出其精確的解析解，為了優(yōu)化這些非線性參數(shù)，需要做大量的粒子追蹤計(jì)算。例如，在使用模擬追蹤粒子運(yùn)動(dòng)來(lái)計(jì)算動(dòng)力學(xué)孔徑時(shí)，在磁鐵元件中加載使用不同組別的磁場(chǎng)誤差數(shù)據(jù)分配方式作為泰勒級(jí)數(shù)分量，通過(guò)反復(fù)檢查評(píng)估制造誤差在各個(gè)級(jí)數(shù)上的分布狀況，以此優(yōu)化可能的制造誤差的分配，以期望獲得盡量大的動(dòng)力學(xué)孔徑。在現(xiàn)代高能環(huán)形加速器中一般均采用強(qiáng)聚焦四級(jí)鐵，這將引入強(qiáng)色品，為了校正色品采用了大量的色散六極鐵。六極鐵的引入帶來(lái)了非線性效應(yīng)，這將導(dǎo)致大振幅的粒子運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定，影響到注入效率和束流壽命。針對(duì)不同類型環(huán)形加速器動(dòng)力學(xué)孔徑的限制,加速器物理學(xué)家進(jìn)行了很多研究和優(yōu)化。在研制一臺(tái)加速器的過(guò)程中，依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)的追蹤結(jié)果來(lái)確定六極鐵的設(shè)置和對(duì)磁鐵制造誤差的要求屬于十分繁重的工作。對(duì)于一臺(tái)較大規(guī)模的加速器，這些粒子追蹤計(jì)算需要很多的計(jì)算時(shí)間。提高計(jì)算的效率，減少計(jì)算程序... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 同步輻射光源發(fā)展簡(jiǎn)史
    1.2 上海光源
    1.3 課題背景和意義
    1.4 文章主要內(nèi)容
第二章 物理背景和加速器工具箱的介紹
    2.1 橫向動(dòng)力學(xué)
    2.2 粒子追蹤計(jì)算的物理背景
    2.3 加速器工具箱的原理和應(yīng)用
第三章 并行計(jì)算介紹以及加速器工具箱并行可能性分析
    3.1 并行計(jì)算概述
    3.2 并行計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)
    3.3 評(píng)價(jià)并行計(jì)算的性能
        3.3.1 計(jì)算時(shí)間
        3.3.2 加速比
        3.3.3 性能
第四章 使用 GPU 并行加速器工具箱
    4.1 CUDA 平臺(tái)介紹
    4.2 基于 CUDA 的并行計(jì)算環(huán)境的搭建
    4.3 CUDA 的編程模型
    4.4 CUDA 的線程結(jié)構(gòu)
    4.5 CUDA 存儲(chǔ)模型
        4.5.1 寄存器
        4.5.2 局部?jī)?chǔ)存器
        4.5.3 共享儲(chǔ)存器
        4.5.4 全局儲(chǔ)存器
    4.6 CUDA 程序優(yōu)化
    4.7 使用 CUDA 并行化 AT 以及結(jié)果評(píng)估
第五章 使用 OPENMP-MPI 并行加速器工具箱
    5.1 OpenMP 并行編程模型
    5.2 OpenMP 的編譯制導(dǎo)指令
    5.3 OpenMP 運(yùn)行時(shí)的庫(kù)函數(shù)和環(huán)境變量
    5.4 OpenMP 編程關(guān)鍵問(wèn)題
        5.4.1 任務(wù)的分解和循環(huán)的并行
        5.4.2 并行線程的調(diào)度
        5.4.3 偽共享問(wèn)題
    5.5 使用 OPENMP 并行化 AT
    5.6 使用 OpenMP 優(yōu)化 FMA 運(yùn)算
    5.7 在 MATLAB 中使用 MPI 進(jìn)一步優(yōu)化加速器工具箱
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 進(jìn)一步的工作
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文
附錄
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3178075