分子动力学模拟中Cache访问的分析与优化  

Analysis and Optimization of Cache Accessing in Molecular Dynamics Simulation

作　　者：赵文辉[1,2] 白明泽[2] 豆育升[2,3] 

机构地区：[1]重庆邮电大学计算机科学与技术学院,重庆400065 [2]重庆邮电大学高性能计算与应用研究所,重庆400065 [3]尼科尔斯州立大学自然科学系,美国70310

出　　处：《小型微型计算机系统》2014年第2期423-427,共5页Journal of Chinese Computer Systems

基　　金：国家自然科学基金项目(21073242)资助

摘　　要：为了提高分子动力学模拟计算在当前具有多级缓存(Cache)结构的处理器上的计算性能,对分子动力学模拟过程中缓存(Cache)的访问特征进行了分析与优化.通过对影响Cache命中率和模拟计算效率的因素进行测试与分析,提出一种Atomreorder算法.该方法通过重新调整粒子的顺序,使同一个或者相邻晶格的粒子在主存中的位置接近来增强程序的局部性,进而减少Cache的丢失.测试结果表明该方法对大体系模拟的Cache丢失有明显的优化,计算效率也相应提高了.By analysis and optimizing the accessing features of the Cache in molecular dynamics algorithm to improve the computation- al performance of molecular dynamics simulations on multi-level Cache structure. An Atom-reorder algorithm was proposed by analy- zing the factors which influence Cache hit rate and simulation efficiency. By sorting the order of atoms and making the distance of the atoms in the same cell or neighboring cells shortened in the memory position, it can the enhance program locality and reduce the loss of the Cache. The performance tests indicate that the Cache misses can be made great improvement in the large system of MD and the comoutational nefformance have some imoroved.

关 键 词：分子动力学 缓存 CACHE命中率 Atom-reorder Program Performance Application Interface(PAPI) 

分 类 号：TP399[自动化与计算机技术—计算机应用技术]