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1、国防科学技术大学研究生院学位论文摘要时域有限差分法(Finite-DiferenceTune-Domain，简称FDTD)是一种优良的时域电磁场数值计算方法，随着计算机技术的进步发展迅速，应用领域也越来越广。但是这种方法在进行空间网格离散化时，必须满足数值色散对空间离散间隔的要求，即网格的最大尺寸要小于波长的十分之一，对于较大的电磁问题势必会产生大数量的网格，随着频率升高，单台PC机将很难提供足够的存储空间，且计算时间变长，计算性能降低。由于时域有限差分法某点场量只与其相邻的场量有关，因此它非常适合于并行计算。M
2、PI作为一种方便易行的进程间消息传递实现，所提供的通信函数非常便于GC++编写的FDTD程序的调用，且大多数计算机厂商都提供它的兼容。本文在简单讲述了FDTD的原理后，详细描述了这种并行编程环境和它的运行平台一并行计算机，然后根据时域有限差分法的可并行化的特点，对它在一维、二维、三维情况下自由空间、Mur吸收边界条件、G-PML吸收边界条件、总场一散射场连接边界、输出边界、源等问题的并行进行了详细分析，讨论了并行编程中MPI的四种通信模式和阻塞、非阻塞式通信的调用方法，并编程实现了它的并行运算，得到了较理想的结果
3、，验证了它的可行性和高效性。最后对程序效率的提高方法进行了讨论。【关键词】:时域有限差分法(FDTD)、并行计算机、并行计算、消息传递接口第I页国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTTheFinite-Diferencerime-Domainmethodisakindofelectromagnetismfieldnumericalalgorithm,solvingMaxwellequationsintimedomaindirectly.Withthedevelopmentofcomputer,ithas
4、gainedgreatimprovementandbeenusedinmorefields.ButinordertogainacorrectsolutionFDTDmustcomplywiththeconditionwhentheobjectdispersedintolattices,i.e.themaximumdimensionofgridmustbelessthantheone-tenthofwavelength.Sowiththeincreaseofthefrequencyanddimensionofobj
5、ect,largermemoryandlongertimeareneeded.ButasinglePCcanhardlysatisfytherequirement.AsFDTDhasafeaturethatafieldvariableina幼djustcorrelatewiththevariablearoundit,itcanberunonaparallelcomputerwhentransitedintoparallelalgorithm.MPIisaconvenientrealizationofmessage
6、passingamongprocesses,whichcanbeeasilyintroducedinFDTDprogramwriteninCIC++language.Itcanrunonmostofcomputers.SoourstudyisbasedonthefactthatMPIrunsonasmallPCgroup.ThispaperfirstgiveoutthebasictheoryofFDTDandMPI,thenexpatiatetheparallelalgorithmofFDTD,including
7、thealgorithmin1-D,2-D,3-Dfreespace,Murabsorbingboundarycondition,G-PMLabsorbingboundarycondition,S-Tfieldconnectingboundary,sourcesetc.Theequationsarededuced,too.ThenthewaytousethefourkindsofMPIcommunicatingmodesisanalyzedwhenprogrammingparalelFDTD.Lastthroug
8、hprogramming,andrunningonthePCgroup,agoodresultisobtained.Itshowedthecorrectness,feasibility,andhighefficiencyofthealgorithm.(Keywords]:FDTD,parallelcomputer,parallelcomputation,messagepa
