格点量子色动力学Grid数值模拟软件的并行计算特征分析

摘要

格点量子色动力学(QCD)是从第一原理出发求解QCD的非微扰方法,通过在超立方格子上模拟胶子场和费米子场相互作用,其计算结果被认为是对强相互作用现象的可靠描述,格点计算对QCD理论研究意义重大.但是,格点QCD计算具有非常大的计算自由度导致计算效率难以提升,通常对格子体系采用区域分解的方法实现并行计算的可扩展性,但如何提升数据并行计算效率仍然是核心问题.本文以格点QCD典型软件Grid为例,研究格点QCD计算中的数据并行计算模式,围绕格点QCD中的复杂张量计算和提升大规模并行计算效率的问题,开展格点QCD方法中数据并行计算特征的理论分析,之后针对Grid软件的SIMD和OpenMP等具体数据并行计算方式进行性能测试分析,最后阐述数据并行计算模式对格点QCD计算应用的重要意义.