基于CPU-GPU異構(gòu)集群的矩量法研究.pdf

1、矩量法(MoM)是計(jì)算電磁學(xué)中的經(jīng)典數(shù)值算法之一,其存儲(chǔ)量為O(N2),采用直接法求解矩陣方程時(shí)其計(jì)算量為O(N3),其中N為未知量個(gè)數(shù)。與傳統(tǒng)分域基函數(shù)相比,高階多項(xiàng)式基函數(shù)能夠大大降低未知量個(gè)數(shù),進(jìn)而降低算法的內(nèi)存需求和計(jì)算時(shí)間。盡管如此,在仿真復(fù)雜電大尺寸目標(biāo)時(shí),MoM的內(nèi)存需求和計(jì)算時(shí)間依然非常大。在這種情況下,采用并行計(jì)算是十分必要的。
　　并行計(jì)算技術(shù)大大提高了電磁算法的計(jì)算效率,拓展了算法的應(yīng)用范圍。本課題組近年來(lái)主

2、要開展了基于CPU集群的并行高階MoM,并精確仿真了機(jī)載天線等復(fù)雜工程問題。本文在前期研究工作基礎(chǔ)上主要研究了CPU和GPU異構(gòu)集群上的MoM加速技術(shù)、核外技術(shù)及其應(yīng)用。
　　本文采用MoM矩陣分塊的并行策略,利用MPI實(shí)現(xiàn)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的通信,同時(shí)利用GPU加速節(jié)點(diǎn)內(nèi)的阻抗矩陣填充和矩陣方程求解過程,解決了CPU和GPU異構(gòu)集群上并行MoM跨節(jié)點(diǎn)計(jì)算的難題。為了突破GPU顯存對(duì)MoM求解問題規(guī)模的限制,本文進(jìn)一步研究了“顯存—內(nèi)存