基于内存约束的一维负载平衡方法及其应用

在内存约束的条件下,提出一种新的一维负载平衡方法.该方法是一个迭代法,严格的理论证明表明,它可以线性收敛到最优剖分.针对典型的负载不平衡模型和三维分子动力学问题,1024个处理器上的实际应用表明,该方法可以取得较好的效果.     

求解二维三温辐射扩散方程组的一种代数两层迭代方法

在二维三温辐射扩散方程离散代数方程组的求解中,由于光子、电子和离子温度之间存在耦合关系,而且三个温度在同种介质中有不同的扩散性质,使得经典的代数多重网格(AMG)方法难以直接应用.基于特殊粗化策略,在粗网格层解除了这种耦合关系,得到一种代数两层网格方法,而粗网格方程由经典AMG方法求解.将这一算法具体应用于JFNK(Jacobian自由的Newton-Krylov)框架中预处理方程的求解,并基于该框架求解二维三温辐射扩散方程组.数值结果显示了算法的可扩展性和健壮性.     

激光自聚焦和成丝模拟中的并行计算方法

已编制完成三维非线性流体力学与激光传播耦合并行模拟程序,用以研究高强度激光在稀疏等离子体中的自聚焦和成丝不稳定性形成机制.介绍该三维并行程序中所使用的数值方法和并行算法.     

一种新的并行代数多重网格粗化算法

近年来,受实际应用领域中大规模科学计算问题的驱动,在大规模并行机上实现代数多重网格（AMG）算法成为数值计算领域的研究热点。本文针对经典AMG方法,提出一种新的并行网格粗化算法一多阶段并行RS算法（MPRS）。我们将新算法集成到了高性能预条件子软件包Hypre中。大量数值实验结果显示,新算法适合更广泛的问题,相对其他并行粗化算法,明显地改善了AMG并行计算的可扩展性。对三维27点格式有限差分离散的Poisson方程,在64个处理机上并行AMG求解,含8百万个未知量,新算法比RS3算法减少了近60的三维Poisson方程,近32万个未知量,在16个处理机上并行AMG—GMRES求解,新算法所需的迭代步数大约为其他粗化算法的一半,显示了很好的算法可扩展性。     

高维预条件子的填充技术

给出了高维问题差分离散后形成的大型稀疏线性代数方程组预条件子的填充技术,讨论了填充与加速效率、计算量的关系。并把这一技术在实际应用问题中进行检验。     

并行自适应结构网格应用支撑软件框架研制进展

JASMIN框架全称为“并行自适应结构网格应用支撑软件框架（Jparallel Adaptive Structured Mesh Applications Infrastructure）”。该框架面向科学与工程计算的（自适应）结构网格应用,支持应用领域专家在无需了解并行计算和共性数值算法细节的前提下,通过编写串行数值计算程序,     

一种基于实测的高维动态负载平衡方法

由于多介质、大变形、高温高压物理特征的存在，在一些高温高压物理并行模拟（如粒子模拟方法、等离子体模拟等）中经常会出现负载不平衡现象。这些并行模拟具有以下特征：（1）静态、均匀的离散单元（或网格）；（2）离散单元上的负载是时间和空间的函数；（3）包含不同物质的离散单元处理可能不一致，所需CPU时间相差较大；（4）物质强聚集可能导致局部负载快速变化。具有以上4个特征的应用问题被称为强非规则结构负载问题。     

二维分子动力学程序(MDP)的并行与优化

基于消息传递并行程序设计平台ＭＰＩ，结合当前微处理器的高性能特征，探讨了二维分子动力学数值模拟程序的优化和并行，且具体应用到高速碰撞物理模型问题。其中，串行优化的性能提高了两倍，并行效率在由８台高性能微机构成的微机机群上，均大于９０％。     

二维三温热传导方程的并行自适应多重网格算法求解

3-T heat conduct equation including electron, ion and photon (radiation) temperatures can be used to approximately describe the energy broadcast across multimedia for radial flow dynamics and discover the energy swapping among photon,electron and ion. Owing to the strong nonlinear diffusion coefficients and energy swapping coefficients and strong discontinuous coefficients across media interfaces,this equation is difficult to be solved with high numerical resolution. Based on the parallel adaptive multigrid software framework UG on 2-D unstructured grid, this paper successfully solved such equation with high resolution by combining the finite volume implicit discretization scheme and parallel adaptive multigrid algorithm, and gained much significant results.     

基于"块-单元"数据结构的分子动力学并行计算

开发了一种基于"块-单元"数据结构的可扩展并行算法,以实现大规模、非均匀分子动力学模拟.它采用空间填充曲线将三维区域分解转换为-维负载平衡问题,然后用基于实测的多层均权法求解,以保持处理机间负载均衡.在一个MPP并行机的500个CPU上,模拟包含2.1×108个粒子的三维金属微喷射模型,该算法获得了420倍的加速比.