申请/专利权人：上海交通大学

申请日：2020-11-12

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN114490011B

主分类号：G06F9/50

分类号：G06F9/50

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2022.05.31#实质审查的生效;2022.05.13#公开

摘要：一种N体模拟在异构架构的并行加速实现方法，通过初始化后更新缓冲区，通过CPU内存与GPU显存之间的信息传输后，依次通过GPU以分桶算法计算粒子之间的短程力并返回结果至CPU端；通过CPU计算粒子之间的长程力及加速度后更新粒子速度，最后更新缓冲区粒子的速度信息并当满足条件时结束模拟；本发明在CPU端进行主体程序的计算和数据读取、输出等功能，在GPU端进行程序中热点函数的计算，通过基于粒子‑网格算法，将粒子之间的力分为短程力和长程力，利用CPU和GPU的算力及其架构特点，实现快速计算。

主权项：1.一种N体模拟在异构架构的并行加速实现方法，其特征在于，通过初始化后更新缓冲区，采用混合精度的方法，用int类型数据来存储粒子在粗网格中的位置和速度，用来代替原本的double类型，通过CPU内存与GPU显存之间的信息传输后，依次通过GPU以分桶算法计算粒子之间的短程力并返回结果至CPU端；通过CPU计算粒子之间的长程力及加速度后更新粒子速度，最后更新缓冲区粒子的速度信息并当满足条件时结束模拟；所述的分桶算法，以每个细网格为一个桶，记录在该细网格中的粒子数目和粒子ID，并记录每个细网格周围若干个细网格范围内的粒子数，再把这些数组和粒子的位置、速度数组复制至GPU；所述的短程力，按照修正的万有引力定律和粒子之间的距离计算引力，具体为：其中G为引力常数，m为粒子质量，x为粒子位置，修正参数pcut的计算规则为：|xj-xirsoft，其中nfcutoff为设定的短程力阈值，rsoft是软化参数，防止粒子距离太近导致发生计算数值差异；所述的长程力，按照PM算法采用三维快速傅里叶变换求解泊松方程得到，具体包括：1采用云单元方法向网格中分配质量；2在网格中求引力势的泊松方程在傅里叶空间中的解；3根据势能计算引力，并将引力插入到每个粒子位置；所述的更新粒子速度是指：根据短程力和牛顿第二定律计算粒子的加速度，并计算dt时间后粒子新的速度，并更新粒子的速度信息，具体为：vnew＝vold+a*dt，其中：vnew、vold为粒子的新速度和原速度，a为粒子的加速度，其计算方式为：a＝fl+fsm，其中fl、fs分别为粒子所受的其余粒子的长程力和短程力，m为粒子质量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海交通大学 N体模拟在异构架构的并行加速实现方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD