基于申威众核处理器的格点量子色动力学并行加速计算方法

摘要

格点量子色动力学(lattice QCD)是用格点量子场论研究量子色动力学(QCD)的一种主流非微扰理论计算方法,通过将场变量定义在离散的时空格点上以及结合大规模的Monte Carlo数值模拟计算,其计算结果可直接与实验进行比较,但常规的计算平台难以满足大规模和高精度的格点QCD计算模拟需求.神威太湖之光超级计算机是世界上第一台峰值性能超过1OOPflops的超级计算机,其为格点QCD的计算提供了新的平台,但在该平台上实现高效的格点QCD大规模并行计算仍面临着诸多难题.为实现格点QCD在神威太湖之光上的高效计算,本文针对申威处理器设计了一种格点QCD并行加速计算方法,充分利用申威处理器体系架构的并行特性,提出了一种新的并行计算方法,并对数据分割、数据传输和并行计算方法进行了改进与优化.最后使用测试数据对本文提出的优化并行化计算方法以及传统串行计算方法进行测试,实验表明,并行优化后的计算方法相较于原始串行计算方法可获得63倍的性能提升.