高性能计算集群的建立及CdGa2S4性质的计算
随着自然科学的发展和计算机技术的迅速进步，科研工作对利用计算机处理信息的能力要求越来越高。例如在飞行器设计、生物医学、勘探、气象预报、航天、材料科学研究等传统领域，需要高性能计算机和相应的计算能力来完成模拟;在教育、金融等新兴领域对高可靠性、高可用性和高平衡性计算的需求也在不断增长。具体在对材料的物理性质进行第一性原理分析研究时，也需要高性能的计算机进行计算。我们根据材料分析模拟的需要构建了一组高性能计算集群，并在此基础之上对ABINIT程序包进行了测试并进行了材料力学性质的第一性原理计算。
首先介绍了高性能计算的背景。高性能计算一般归类为分布式计算和并行化计算，从架构特点上我们分别介绍了云计算、网格计算和Beowulf集群计算。云计算的基础构架是建立在多个服务器上的多个层次的虚拟化技术。显然，云计算采用的是分布式架构，同样采用分布式架构的还有网格计算。一般来说，网格计算会联合很多不同用途的计算机来实现相同的计算目标。网格计算采用的核心策略是通过中介软件将一个任务分隔，在计算规模较大时，会使用成千上万的计算机。在网格计算中采用了将任务分隔开来的思想，那么将这种思想更进一步完美体现的则是并行计算。在本文中涉及的并行计算集群是Beowulf集群，这种高性能计算集群的优点就是在保持一定性能的前提下易于架构。
其次本论文中详细介绍了集群所搭载的操作系统、硬件的选择和软件及其配置方法。在本文中所使用的Beowulf集群配置包括但是不仅仅局限于CentosLinux6操作系统，包括如NFS客户端/服务器、DHCPD、TFT服务器、SYSLINUX、XINETD、CHROOT、NTP以及PSSH等基本程序包。最终构建起来的集群拥有一个称为Master的管理节点，称为Slave1、Slave2…Slave10的10个计算节点。每个计算节点都搭载6颗拥有三级缓存的CPU。
在实际计算中使程序并行化的必要性。本论文对于如何针对不同计算要求，采用不同并行方式进行了详细讨论，给出了不同情况下并行效率的分析，并从子程序的时间分析中得到了验证。
最后，我们采用基于密度泛函微扰理论的第一性原理方法对缺陷型黄铜矿结构CdGa2S4进行了优化，并对其晶体结构、弹性系数及压电系数进行了分析研究，通过这些系数分析相关的力学性质模量与电学性质模量，得到它的相关力学性质与电学性质，补充现在研究关于CdGa2S4此类性质的空白，为它们在实际应用中提供理论依据。
高性能计算;Beowulf集群;ABINIT程序包;第一性原理;弹性系数;压电系数
山西大学
硕士
凝聚态物理
姜晓庶
2012
中文
TP301
67
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）