基于FPGA的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算系統(tǒng).pdf

1、近年來，分子動(dòng)力學(xué)的模擬仿真在生物分子、材料科學(xué)、物理科學(xué)等方向應(yīng)用越來越廣泛。使用FPGA加速分子動(dòng)力學(xué)模擬的研究也逐漸成為高性能研究領(lǐng)域的熱門話題之一，主要原因在于FPGA同時(shí)綜合了ASIC和通用處理器的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算的特點(diǎn)，本文提出一個(gè)基于FPGA的分子動(dòng)力學(xué)并行計(jì)算系統(tǒng)。
　　 在分子動(dòng)力學(xué)模擬仿真模擬中，其分子間作用力的計(jì)算是整個(gè)過程中耗時(shí)最長的部分，根據(jù)分子間間距的長短可將作用力分為短程力與長程力，在很多模

2、型中，如簡單流體模型中，長程力可忽略不計(jì)，因此短程力就變得格外重要。本文根據(jù)短程力之一，倫納德-瓊斯力(LJ力)的特點(diǎn)，介紹了一種FPGA加速LJ力的并行系統(tǒng)。本文所設(shè)計(jì)的架構(gòu)是將FPGA作為協(xié)處理器計(jì)算LJ力，其余部分的計(jì)算由主機(jī)完成，主機(jī)與協(xié)處理器間通信采用PCI總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出。FPGA上所設(shè)計(jì)的各個(gè)功能部件，組成流水線結(jié)構(gòu)完成LJ力計(jì)算，最大的開發(fā)計(jì)算的并行性。LJ力隨著分子間距離的增長而逐漸減小，本文根據(jù)該特點(diǎn)進(jìn)行了