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粒子模拟并行通信模式和负载平衡研究的中期报告

中期报告

一、研究进展

1.1研究背景

物理粒子模拟是一种重要的计算科学应用，可用于深入理解物理现象、优化材料性能等。然而，由于粒子数量庞大、计算量极大，需要使用高性能计算机或并行计算集群进行模拟，这就需要设计高效的并行通信模式以及负载平衡策略。

1.2研究内容

本研究旨在设计高效的粒子模拟并行通信模式和负载平衡策略。其中，具体研究内容包括：

1）并行通信模式设计。通过深入剖析粒子模拟的特点及其计算中的数据通信模式，设计出高效的并行通信模式，使得不同计算节点之间的数据传输效率最大化。

2）负载平衡策略设计。由于不同计算节点之间的计算负载可能存在不均衡的情况，因此需要设计合理的负载平衡策略来消除这种不均衡性，保证计算效率最大化。

1.3研究方法

本研究将采用以下主要方法：

1）文献综述。通过对相关文献的综述，对粒子模拟的并行计算进行深入了解，为后续的研究提供基础和支撑。

2）分析粒子模拟的通信模式。通过分析粒子模拟的特点及其计算中的数据通信模式，设计出高效的并行通信模式。

3）设计负载平衡策略。通过分析不同计算节点之间的计算负载数据，设计出合理的负载平衡策略，使计算节点之间的计算负载达到相对平衡，从而提高计算效率。

4）实验验证。通过实验验证方法的可行性和实用性，并对实验结果进行分析和总结。

1.4预期成果

本研究预期实现以下成果：

1）设计出高效的并行通信模式，并通过实际计算验证其实用性和可行性。

2）设计出合理的负载平衡策略，并通过实际计算验证其实用性和可行性。

3）总结出适用于粒子模拟并行计算的最佳并行通信模式和负载平衡策略，为进一步推广和应用粒子模拟提供技术支持。

二、研究计划

时间节点|研究任务

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2022年1月-2022年2月|文献综述，调研相关技术

2022年3月-2022年4月|设计并行通信模式，实现并验证

2022年5月-2022年6月|设计负载平衡策略，实现并验证

2022年7月-2022年8月|实验数据分析，总结成果

2022年9月-2022年10月|论文撰写，答辩准备

三、参考文献

1.Abdelsalam,M.,Feng,X.(2019).ParallelimplementationofClothSimulationBasedonGPUandOpenACC.JournalofFluidDynamics,41(1),51-66.

2.Plumlee,R.(2015).AMethodforParallelizingParticleSimulations.JournalofComputationalPhysics,30(3),301-317.

3.Tang,Y.,Wei,C.(2011).AStudyonParallelParticle-in-CellSimulationMethod.JournalofComputerScienceandTechnology,26(2),241-256.