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基于异构计算的电磁仿真并行算法研究的开题报告
一、选题背景和意义
电磁场问题一直是电磁学领域的关注焦点。随着计算机技术的不断发展，电磁场仿真技术取得了长足的进展，成为电磁学领域重要的研究手段之一，已在无线通信、雷电防护、天线设计、电磁兼容等领域得到了广泛应用。
然而，由于电磁场问题的特殊性质和模型复杂度，电磁仿真问题往往需要较长的计算时间。高性能计算机以及并行计算技术的发展为解决这一问题提供了可行性。当前，大多数电磁场仿真软件已经支持并行计算，但是由于模型精度不断提高，要求计算机在更短的时间内完成更复杂的仿真计算，其并行效率和计算速度依然需要提升。因此，基于异构计算的电磁仿真并行算法就成为了电磁学领域研究的热点问题之一。
二、研究内容和方法
异构计算是指采用不同的处理器架构和性能的计算设备，在同一台服务器或集群中构建多元计算平台。异构计算的优势在于可以通过由不同的处理器组合形成的混合平台，提供更好的计算性能，允许计算型密集型应用程序对不同的硬件资源进行优化，提高程序的并行效率。因此，基于异构计算的电磁仿真并行算法研究将成为优秀的研究方案。
本研究拟采用以下步骤进行：
1.针对电磁场仿真计算复杂度高、计算量大的问题，详细分析并行并且提出适用于并行异构计算的电磁场仿真算法。
2.通过调研各种异构计算方案的特点，选出适用于本研究的异构计算架构。
3.根据所选异构计算架构的硬件特性，优化并行算法设计，充分发挥异构计算的优势，提高计算效率。
4.设计并实现基于所选异构计算架构的电磁场仿真并行算法，使用多组仿真实验数据进行效果评估和统计分析。
5.结合实验结果，评估基于异构计算平台的电磁场仿真算法计算效果和性能优化效果，并对未来可能的研究方向进行总结。
三、预期结果及成果
本研究的预期结果是设计出一种能够适配于异构计算环境的电磁场仿真并行算法。使基于异构计算的电磁场仿真算法在计算时间、计算精度、并行效率等方面具有很好的性能表现。
四、研究进度安排
时间节点|研究内容
2021.10-2021.11|开题报告和选题确定
2021.12-2022.02|确定异构计算方案，进行相关调研和分析
2022.03-2022.06|仿真算法的设计和优化
2022.07-2022.09|实现基于异构计算架构的电磁场仿真算法
2022.10-2022.12|实验数据分析和算法效果评估
2023.01-2023.02|论文撰写、论文修改和答辩准备
五、参考文献
1.范峥,费青山.基于GPU的电磁场有限差分法并行算法研究[D].西安交通大学,2014.
2.徐阳,王悦.基于并行GPU的双网格求解电磁问题的研究[J].物理学报,2010,59(5):2946-2953.
3.董耀,赵春雨,储竞阳.基于GPU的电磁场FDTD算法并行实现[J].中国科技信息,2013,(22):52-53.
4.朱康,陈雷,李建爱.面向异构集群的并行电磁场正演算法研究[J].计算机工程与应用,2015,51(16):211-216.