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摘要
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目录
第1章绪论
1．1 研究背景
1．1．1 分子生物学应用提出的计算挑战
1．1．2基于申威众核处理器的高性能计算系统
1．1．3申威众核并行计算面临的技术挑战
1．2本文主要研究内容
1．3论文组织结构
第2章相关研究工作
2．1 分子动力学模拟
2．1．1 非键相互作用
2．2 申威众核平台上分子动力学模拟相关工作
2．2．1 LAMMPS
2．2．2 NAMD
2．2．3 GROMACS
2．3 申威众核平台上其它应用并行优化相关工作
2．3．1 Stencil计算问题
2．3．2稀疏矩阵向量乘法
2．4本章小结
第3章基于片上数据通信的非键作用力并行计算
3．1 引言
3．2背景介绍
3．2．1 基于Charm++混合并行策略
3．2．2数学模型和数值方法
3．2．3数据访问特征分析
3．3基于片上数据通信的并行算法设计
3．3．1 按行划分的任务并行方案
3．3．2基于寄存器通信的数据缓存方案
3．4实现与优化
3．4．1 计算核与存储核间数据通信优化
3．4．2查找表数据缓存的设计
3．4．3共享只读数据的访存优化
3．4．4向量化优化
3．5实验和分析
3．5．1 实验设置
3．5．2众核加速性能分析
3．5．3时间分布分析
3．6相关工作
3．6．1 申威众核平台上非键作用力计算的相关工作
3．6．2其它硬件平台上NAMD的相关工作
3．7本章小结
第4章基于超簇的高效分子动力学并行算法设计
4．1 引言
4．2背景介绍
4．2．1 数学模型和数值方法
4．2．2基于原子簇的邻居列表搜索算法
4．2．3非键作用力计算核心以及并行化面临的挑战
4．3基于超簇邻居列表的从核阵列协同并行方案
4．3．1 基于超簇的邻居列表以提高计算访存比
4．3．2基于核间数据通信的并行方案
4．4从核间数据通信优化
4．5 向量化方案以及核心代码指令重排
4．5．1 面向申威众核的向量化计算方案
4．5．2从核处理器流水线与指令重排
4．6实验评估和分析
4．6．1 实验设置
4．6．2单个核组加速性能分析
4．6．3时间分布分析
4．7相关工作
4．8本章小结
第5章高通量分子对接模拟的并行计算方案
5．1 引言
5．2 应用描述
5．2．1 分子对接算法概述
5．2．2数值方法
5．3实现和优化
5．3．1 主核数据布局优化
5．3．2从核任务映射与并行
5．3．3充分利用从核片上存储，提高从核阵列访存效率
5．3．4循环展开与向量化
5．3．5提高多节点计算效率的多级并行化方法
5．4实验与分析
5．4．1软硬件配置和测试集
5．4．2单核组加速
5．4．3时间分布
5．4．4多节点可扩展性
5．5相关工作
5．6本章小结
第6章结果与展望
6．1研究工作与成果
6．2主要创新
6．3下一步研究工作
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果
在读期间参与的科研项目