光化學(xué)反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模擬中并行算法的研究.pdf

1、分子動(dòng)力學(xué)模擬是一種分子模擬的方法,這種方法主要依靠牛頓力學(xué)原理來(lái)模擬分子體系的運(yùn)動(dòng),用于研究分子的特性,廣泛地被應(yīng)用于藥物設(shè)計(jì)、研究高分子聚合物材料、生物化學(xué)等復(fù)雜龐大的體系。它的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出能利用計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)的程序。光化學(xué)反應(yīng)中的半經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)是和實(shí)驗(yàn)手段相對(duì)應(yīng)的一種研究微觀世界的計(jì)算工作量較大的計(jì)算模型。在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算中,計(jì)算必須在“合理”的時(shí)間內(nèi)完成,計(jì)算速度的快慢在很大程度上影響著研究的進(jìn)展。然而,用傳統(tǒng)的串

2、行計(jì)算方法很難解決這些問(wèn)題,因此,基于分布式存儲(chǔ)技術(shù)的機(jī)群系統(tǒng)的并行計(jì)算成為滿足計(jì)算問(wèn)題中高性能數(shù)據(jù)處理要求的有效途徑。
　　 本文根據(jù)并行計(jì)算技術(shù)的一般設(shè)計(jì)方法,對(duì)半經(jīng)典的分子動(dòng)力學(xué)模擬系統(tǒng)中并行計(jì)算的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。首先,充分考慮軟硬件平臺(tái)和算法的結(jié)合,利用MPICH技術(shù)構(gòu)建了8個(gè)CPU的對(duì)稱多處理器共享存儲(chǔ)并行機(jī)(SMP)機(jī)群；其次,引入了基于MPI+OpenMP的混合并行算法模型,實(shí)現(xiàn)了SMP機(jī)群的層次并行:上層的MPI