共享内存系统中高效并行fdtd计算方案

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1、第39卷第5期电子科技大学学报VloI-39NO．52010年9月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaSep．2010共享内存系统中高效并行FDTD计算方案赖生建，王秉中，黄廷祝2f1．电子科技大学物理电子学院成都610054；2．电子科技大学应用数学学院成都610054)【摘要】针对电大问题的FDTD仿真，在共享内存系统中提出一种不交换数据的并行FDTD计算方案。该方案利用共享内存系统的通用多核处理器架构，直接读取并行场域边界面的数据实现并行计算，采用自主开发的多线程技术实现FDTD的并行计算。通过数值仿真

2、测试，提出了最大并行计算效率的区域划分方式，并验证了所提出的方案是一种理想的基于共享内存系统的并行FDTD计算方案。关键词计算效率；时域有限差分法；通用多核处理器；并行算法；共享内存中图分类号TN014文献标识码Adoi：10．3969~．issn．1001-0548．2010．05．007HighEficientParallelFDTDAlgorithmSchemeinSharedMemorySystemsLAISheng-jian，WANGBing．zhong~,andHUANGTing．zhu(1．SchoolofPhysicalElectronics，UniversityofEl

3、ectronicScienceandTechnologyofChinaChengdu610054；2．SchoolofAppliedMathematics，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaChengdu610054)AbstractThispaperproposesahigheficientfinite-differencetime-domain(FDTD)parallelalgorithmschemewithnoexchangingdataprocessinsharedmemorysystemsfortheelectri

4、callylargeelectromagneticproblems．whichtakestheadvantageofsharedmemoriesofthegeneral-purposemulticoreprocessorsarchitecture．FDTDparallelalgorithmiSrealizedbydirectlyreadingthefieldcomponentdataontheparallelboundaryandthemultithreadedprogrammingtechniqueisadaptedtodeveloptheparallelcomputationcode

5、ofFDTD．ThroughaseriesofthenumericaItests．awayofthespliaingregioniSproposedtoimplementthemaximumparallelcomputationaleficiency．ItiSverifiedthattheproposedschemeiSanideaparallelFDTDschemeinsharedmemorysystems．Keywordscomputationaleficiency；finitedifferencetimedomainmethod；general-purposemulticorepr

6、ocessors；parallelalgorithms；sharedmemories目前，基于多核多处理器(cPu)和大容量内存的算一次的方式，再交换相邻区域的切向电场和切向计算机已成为进行工程计算仿真的主流配置，许多磁场，但该方式要通过两次数据交换操作，并行效商业电磁仿真软件都提供了支持在多核系统上的并率低。(2)采用只中断一次的方式，只交换一次相邻行计算功能。在计算电大的电磁问题时，计算效率区域切向磁场数据，并行计算效率高，但交界面上比单处理器系统有显著的提高。的场分量要计算两次。(3)各并行区域的交界面上重在电磁仿真的各种数值算法中，时域有限差分叠一个网格的方式，虽多消耗了一层网格

7、占用的资(FDTD)'~tlJ由于Yee元胞上的场只与相邻元胞上的源，但便于处理交界面的材料、共性网格等信息，场有关系，因此具有天然的并行性，FDTD是最具并该处理方式更具有通用性。行计算效率的电磁场数值方法。传统的FDTD并行算电磁场并行数值计算的编程实现通常采用消息法首先对计算区域进行并行区域划分，然后在各区传递方式(MPI)库进行开孓4】，也有基于共享内存域上单独进行FDTD计算，通过同步并交换并行边界方式的OpenMP库开发