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时间:2019-02-03
《基于openmp的winograd并行矩阵乘算法应用研究-计算机应用研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第29卷第7期计算机应用研究Vol.29No.72012年7月ApplicationResearchofComputersJul.2012基于OpenMP的Winograd并行矩阵乘算法应用研究阳光亮,李鸿健,豆育升,唐红(重庆邮电大学高性能计算与应用研究所,重庆400065)摘要:为了提高半经典分子动力学模拟中矩阵乘法效率,通过一种稀疏矩阵分解方法化简矩阵乘法,基于OpenMP实现矩阵相乘的Winograd并行算法。该算法将Winograd算法中各部分依次采用OpenMP并行计算,降低了数据通信。在16核
2、服务器上测试表明,该方法能够显著提高半经典分子动力学模拟中矩阵乘法效率,并行加速比能够达到9.47,并具有良好的可扩展性,为大分子体系的模拟提供了可能。关键词:分子动力学;矩阵乘;Winograd;并行计算;加速比;OpenMP中图分类号:TP391.9文献标志码:A文章编号:10013695(2012)07243503doi:10.3969/j.issn.10013695.2012.07.009ApplicationandresearchonWinogradparallelalgorithmofma
3、trixmultiplicationbasedonOpenMPYANGGuangliang,LIHongjian,DOUYusheng,TANGHong(InstituteofHighPerformanceComputing&Application,ChongqingUniversityofPosts&Telecommunications,Chongqing400065,China)Abstract:Inordertoimprovetheefficiencyofthematricesmultiplica
4、tioninthesemiclassicalmoleculardynamicssimulation,simplifiedthroughathematrixmultiplicationsparsematrixdecompositionmethod.Andthen,achievedthematrixmultiplicationbyWinogradparallelalgorithmbasedonOpenMP.ThisalgorithmcalculatedparallellyeachpartofWinograda
5、lgorithminorderbyOpenMPtoreducethedatacommunication.Testedontheserverwith16cores,thismethodcouldsignificantlyimprovetheefficiencyofthematrixmultiplicationinthesemiclassicalmoleculardynamicssimulation.Itsparallelspeedupratiocanreach9.47andhasgoodscalabilit
6、y.Itprovidedprobabilityforthesimulationinlargemolecularsystem.Keywords:moleculardynamics(MD);matrixmultiplication;Winograd;parallelcomputing;speedupratio;OpenMP分子动力学模拟是固体、液体和气体的各种微观性质的常方法,基于计算矩阵特征对矩阵乘法进行化简,在半经典分子[8,9]用研究手段,广泛应用于物理、化学、生物、材料等多个学科领动力学矩阵乘法计算中引入
7、Winograd算法,降低矩阵乘法[1-3]域。半经典分子动力学模拟是分子动力学(MD)的一个时间复杂度,并基于OpenMP实现了Winograd并行矩阵乘法。分支,是从原子、电子水平对分子体系进行精细的理论研究,目"特殊稀疏矩阵乘法分解和优化前已成为分子动力学理论研究中的一个热门课题,受到越来越[4]多计算化学研究者的青睐。在半经典分子动力学模拟中,核动力F的计算是对每个半经典分子动力学的基本原理是原子核的运动轨迹由经-1原子进行一次矩阵S/X和矩阵HS的乘法,其中H为汉密典力学计算,而电子的运动则通过
8、量子力学处理。半经典分子尔顿矩阵,S为重叠矩阵,X为坐标位置,相乘的两个矩阵均为动力学广泛应用于分子动力学过程研究,其中典型的模型包括[4]方阵,其行列数为模拟分子的所有原子外层电子数总和。美国伊利诺斯大学的Martinez研究组提出的AIMS(abinitio当两个原子间距离达到一定范围时,粒子间的相互作用力极其[5]multiplespawning)模型和英国帝国理工学院的Robb研究组微弱,可
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