Оптимизация переупорядочивания модельных частиц при реализации метода частиц в ячейках на GPU
https://doi.org/10.25205/1818-7900-2019-17-1-82-89
Аннотация
Представлено описание реализации метода частиц в ячейках на GPU. Основным недостатком метода, с точки зрения затрат по времени, является функция переупорядочивания частиц между ячейками. Изложена оригинальная методика оптимизации данного этапа расчета, позволяющая избавиться от атомарных операций. Приведены результаты тестирования производительности на ряде современных графических процессоров.
Об авторах
А. А. Романенко
Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
А. В. Снытников
Новосибирский государственный университет; Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
Россия
Россия
Список литературы
1. Бэдсел Ч., Лэнгдон А. Физика плазмы и численное моделирование. М.: Энергоатомиздат, 1989.
2. Birdsall C. K., Langdon A. Plasma Physics via Computer Simulation. CRC Press, 2004.
3. Григорьев Ю. Н., Вшивков В. А., Федорук М. П. Численное моделирование методами частиц в ячейках. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2004.
4. Grigoryev Yu. N., Vshivkov V. A., Fedoruk M. P. Numerical Particle-in-Cell Methods. Theory and applications. Utrech, Boston, 2002.
5. Astrelin V. T., Burdakov A. V., Postupaev V. V. Generation of ion-acoustic waves and suppresion of heat transport during plasma heating by an electron beam. Plasma Physics Reports, 1998, vol. 24 (5), p. 414-425.
6. Боресков А. В., Харламов А. А. Основы работы с технологией CUDA. ДМК Пресс, 2010.
7. Burau H., Widera R., Hoenig W., Juckeland G., Debus A., Kluge T., Schramm U., Cowan T., Sauerbrey R., Bussmann M. PIConGPU: A Fully Relativistic Particle-in-Cell Code for a GPU Cluster. IEEE Transactions on Plasma Science, 2010, vol. 38, p. 2831-2839. DOI 10.1109/TPS.2010.2064310
8. Rossi F., Londrillo P., Sgattoni A., Sinigardi S., Turchetti G. Towards robust algorithms for current deposition and dynamic load-balancing in a GPU particle in cell code. In: AIP Conference Proceedings, 2012, vol. 1507, iss. 1, p. 184-192. DOI 10.1063/1.4773692
9. Kong X., Huang M., Ren Ch., Decyk V. Particle-in-cell simulations with charge-conserving current deposition on graphic processing units. Journal of Computational Physics, 2011, vol. 230, iss. 4, p. 1676-1685. DOI 10.1016/j.jcp.2010.11.032
10. Rieke M., Trost T., Grauer R. Coupled Vlasov and two-fluid codes on GPUs. Journal of Computational Physics, 2015, vol. 283, p. 436-452. DOI 10.1016/j.jcp.2014.12.016
11. Месяц Е. А., Снытников А. В., Лотов К. В. О выборе числа частиц в методе частиц-в-ячейках для моделирования задач физики плазмы // Вычислительные технологии, 2013. Т. 18, № 6. С. 83-96.
12. Lotov K. V., Timofeev I. V., Mesyats E. A., Snytnikov A. V., Vshivkov V. A. Note on quantitatively correct simulations of the kinetic beam-plasma instability. Physics of Plasmas, 2015, vol. 22, no. 2, p. 024502. DOI 10.1063/1.4907223.
13. Tskhakaya D., Schneider R. Optimization of PIC codes by improved memory management. Journal of Computational Physics, 2007, vol. 225, iss. 1, p. 829-839. DOI 10.1016/j.jcp. 2007.01.002.
Рецензия
Для цитирования:
Романенко А.А., Снытников А.В. Оптимизация переупорядочивания модельных частиц при реализации метода частиц в ячейках на GPU. Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2019;17(1):82-89. https://doi.org/10.25205/1818-7900-2019-17-1-82-89
For citation:
Romanenko A.A., Snytnikov A.V. Reordering Optimization for GPU Implementation of Particle-in-Cell Method. Vestnik NSU. Series: Information Technologies. 2019;17(1):82-89. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/1818-7900-2019-17-1-82-89
Просмотров:
67
Послать статью по эл. почте 