《基於CPU和GPU的大規模並行高階矩量法核外技術研究》是依託西安電子科技大學，由張玉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於CPU和GPU的大規模並行高階矩量法核外技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張玉
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著多核CPU和GPU技術的快速發展，電磁數值方法向並行計算方向發展是必然趨勢。並行計算技術大大擴展了矩量法（MoM）的套用範圍。然而，對於大型電磁目標，並行MoM仍然受到記憶體容量的限制，其計算時間依然比較長。.為解決並行MoM所面臨的問題，本項目結合定義於雙線性曲面片的高階多項式基函式，研究採用ScaLAPACK和PLAPACK通用數學庫的高階MoM並行策略，提出基於CPU和MPI的高階MoM分散式並行核外求解方案，在此基礎上探索基於GPU和CUDA的並行核外計算方案，突破顯存和物理記憶體的限制，大幅度擴大計算規模並提高計算效率，建立高階MoM的並行核外計算體系，用於精確高效仿真分析複雜大型電磁輻射、散射等挑戰性工程課題。本項目並行核外技術研究成果可以進一步推廣用於其他電磁數值方法。
結題摘要
現代電磁工程問題的精確求解對計算資源的要求極高，因此必須藉助於大規模並行電磁計算技術。並行計算技術大大擴展了矩量法（MoM）的工程套用範圍，然而求解大型電磁問題時，傳統並行MoM會受到記憶體容量的限制，所需的計算時間依然很長。 針對並行MoM所面臨的問題，本項目從MoM的基函式選取出發，研究了基於雙線性曲面的高階多項式基函式，並設計了高階MoM的阻抗矩陣並行填充策略以及矩陣方程並行求解策略。為解決高階MoM計算能力受計算機記憶體限制的難題，本項目設計了基於CPU的高階MoM並行核外策略。為進一步提高算法的求解效率和計算能力，本項目研究了基於GPU的並行核外求解技術，採用異步通信技術與cuda流技術實現了兩級核外的通信最佳化，建立了“顯存-記憶體-硬碟”的兩級核外求解模式，完善了高階MoM並行核外體系。 本項目在執行期間取得的成果主要包括：成功實現了並行高階矩量法的“顯存-記憶體-硬碟”兩級核外求解技術，獲得了明顯的加速效果；實現了高階MoM並行規模達4096 CPU核的仿真計算；在機載天線陣列一體化精細仿真等方面取得了一系列套用成果。
