直线加速器束流动力学模拟异构软件优化和GPU泊松求解器研究  

Heterogeneous Parallel Software Optimization for Beam Dynamic Simulation in Linear Accelerator and Study on GPU Poisson Solver

作　　者：杜克伟 赵瑞峰[1] 赵亚亮[2] 李超[2] 张智磊[3] 王志军[3] 徐进[1] 

机构地区：[1]中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室,北京100190 [2]中国科学院高能物理研究所,北京100049 [3]中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000

出　　处：《科研信息化技术与应用》2014年第6期81-90,共10页E-science Technology & Application

摘　　要：直线加速器中大规模带电粒子的追踪对高电流直线加速器的设计和优化至关重要。本文介绍了通过使用单精度数据类型和GPU泊松求解器对三维异构并行束流动力学模拟软件LOCUS3DG的优化工作,旨在对LOCUS3DG软件和其使用的FFT泊松求解器加速。粒子按照一定比例同时分配到CPU和GPU中,在中国科学院超算中心和国家超算天津中心的集群上对软件进行了详细的测试,并得到了测试结果。最后总结了我们的异构束流模拟软件LOCUS3DG软件的优势和现状。Tracking of huge number of charged particles in linear accelerator is important for high current linear accelerator＇s design and optimization.In this paper,we optimize heterogeneous parallel beam dynamic simulation software LOCUS3 DG introduced before using single precision data type,and developed GPU version of FFT Poisson solver.These approaches aim to speedup LOCUS3 DG and FFT Poisson solver in it.The particles are distributed in both CPUs and GPUs according to some principles.Detailed benchmark results have been obtained on GPU cluster at SCCAS and TIANHE-1 at NSCC-TJ.The advantages and status of LOCUS3 DG are summarized at the end.

关 键 词：粒子追踪 异构并行计算 直线加速器 图形处理器 CUDA 

分 类 号：O313[理学—一般力学与力学基础]