格点量子色动力学组态产生和胶球测量的大规模并行及性能优化

作     者：田英齐 毕玉江 贺雨晴 马运恒 刘朝峰 徐顺 TIAN Ying-Qi;BI Yu-Jiang;HE Yu-Qing;MA Yun-Heng;LIU Zhao-Feng;XU Shun

作者机构：中国科学院计算机网络信息中心北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院高能物理研究所北京100049 

基　　金：国家重点研发计划(2017YFB0203202) 国家自然科学基金面上项目(11575197) 

出 版 物：《计算机系统应用》 (Computer Systems & Applications)

年 卷 期：2019年第28卷第9期

页      码：25-32页

摘      要：格点量子色动力学(Lattice Quantum Chromo Dynamics,LQCD)是目前已知能系统研究夸克及胶子间低能强相互作用的非微扰计算方法.计算结果的统计和系统误差原则上都是可控的,并能逐步减少.基于格点QCD的基本原理,更大的格子体积意味着可以计算更大空间的物理过程,并且可以对空间进行更加精细的划分,从而得到更加精确的结果.因而大体系的格点计算对QCD理论研究有着重要意义,但对程序计算性能提出了更高要求.本文针对格点QCD组态生成和胶球测量的基本程序,进行了其大规模并行分析和性能优化的研究.基于格点QCD模拟采用的blocking和even-odd算法,我们设计了基于MPI和OpenMP的并行化算法,同时设计优化数据通信模块:针对复矩阵的矩阵乘等数值计算,提出了向量化的计算优化方法:针对组态文件输出瓶颈,提出了并行输出组态文件的实施方法.模拟程序分别在Intel KNL和“天河2号”超级计算机x86_64队列进行了测试分析,证实了相应的优化措施的有效性,并进行了相应的并行计算效率分析,最大测试规模达到了1728个节点(即41472 CPU核).

主 题 词：格点量子色动力学 并行计算 组态产生 胶球测量 性能优化 

学科分类：08[工学] 0812[工学-测绘类] 

D　O　I：10.15888/j.cnki.csa.007036

馆 藏 号：203778950...