基于CPU-GPU異構(gòu)集群的矩量法研究.pdf

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

2、要開展了基于CPU集群的并行高階MoM,并精確仿真了機載天線等復(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實現(xiàn)計算節(jié)點之間的通信,同時利用GPU加速節(jié)點內(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)點計算的難題。為了突破GPU顯存對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