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面向申威众核架构的FHI--aims并行实现与优化的开题报告
1.研究背景
随着计算机性能的不断提高和科学技术的快速发展，计算机模拟已成为重要的科学研究手段之一。FHI-aims（Full-PotentialProjector-AugmentedWaveMethod）是一种第一性原理计算软件，能够对材料的电子结构进行计算。然而，FHI-aims的计算量非常大，需要进行并行化实现才能发挥其能力。
申威众核架构是国产高性能计算机的代表，具有高性能和低功耗的特点，广泛应用于国防、科学研究、工业应用等领域。因此，将FHI-aims与申威众核架构相结合，进行并行实现和优化，具有重要的意义和应用价值。
2.研究目的和意义
本研究的目的是将FHI-aims与申威众核架构相结合，进行并行实现和优化，为高性能计算提供更加高效的计算方法和工具。具体目标如下：
（1）了解FHI-aims的基本原理和实现方法，并理解并行计算的基本概念和方法；
（2）将FHI-aims进行并行化实现，利用申威众核架构的高性能和并行计算能力，加速计算速度和提高计算效率；
（3）进行性能优化，提高FHI-aims在申威众核架构上的运行效率，减少计算时间和资源占用；
（4）验证并行化实现和优化的效果，与传统计算方法进行对比，评估并行化实现和优化的优势和适用性。
本研究有以下意义：
（1）推动FHI-aims在高性能计算上的发展，提高其应用范围和应用效果；
（2）为其他计算科学软件和工具的并行化实现和优化提供借鉴和参考；
（3）对申威众核架构的性能和应用进行研究和探索，促进其在高性能计算领域的发展和应用。
3.研究方法和步骤
本研究的研究方法和步骤如下：
（1）了解FHI-aims的基本原理和实现方法，掌握其计算流程和相关算法；
（2）了解申威众核架构的基本原理和并行计算方法，掌握其编程模型和工具链；
（3）将FHI-aims进行并行化实现，使用MPI等编程模型和工具，进行分布式计算和通信；
（4）进行性能优化，包括算法优化、数据结构优化、内存优化等，提高计算速度和效率；
（5）进行测试和验证，使用实际问题进行测试，评估并行化实现和优化的效果，与传统计算方法进行对比；
（6）撰写论文，汇报研究成果和经验教训，提出未来研究方向和建议。
4.预期成果和贡献
本研究的预期成果和贡献如下：
（1）将FHI-aims和申威众核架构相结合，进行并行化实现和优化，提供更高效的计算方法和工具；
（2）对申威众核架构的性能和应用进行深入研究和探索，为其在高性能计算领域的应用提供借鉴和参考；
（3）对并行化实现和优化提出实用性建议和经验教训，为相关领域的研究和应用提供参考和支持；
（4）推动计算科学和高性能计算的发展，促进其在科学研究、工业应用等领域的广泛应用。
5.预期研究时间表
本研究的时间表如下：
2021年3月-4月：了解FHI-aims和申威众核架构的基本原理和方法；
2021年5月-7月：进行并行化实现和性能优化，并进行测试和验证；
2021年8月-9月：撰写论文，汇报研究成果和经验教训；
2021年10月-12月：总结研究成果和经验教训，提出未来研究方向和建议。