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基于异构多核架构的动力学蒙特卡洛并行计算研究及应用的开题报告
一、选题背景
动力学蒙特卡洛（DynamicMonteCarlo,DMC）是一种计算物理中常用的方法，可以模拟材料中粒子的运动和相互作用，揭示材料结构与性质之间的关系。由于材料系统通常具有复杂的结构和动态行为，DMC计算通常需要大量的计算资源和时间。为了缩短计算时间，目前通常采用并行计算技术进行加速。
然而，传统的并行计算技术往往只将计算任务分割到不同的计算节点上，而不考虑计算节点内部的多核并行能力。而对于现代高性能计算机来说，多核并行技术已经成为了提高计算效率的重要手段。因此，利用异构多核架构的计算资源进行DMC计算对于提升计算效率至关重要。本课题将对基于异构多核架构的DMC并行计算进行研究及应用探索。
二、研究目的
本论文旨在通过研究基于异构多核架构的DMC并行计算，实现以下目的：
1.了解DMC方法的原理和应用场景，掌握传统DMC并行计算的方法及其缺陷；
2.研究基于异构多核架构的DMC并行计算方法，包括任务划分、负载均衡、通讯模式等方面的优化；
3.基于Galaxy-1超级计算机的异构多核架构，实现优化后的DMC并行计算，对计算结果进行评价和分析；
4.将优化后的DMC并行计算应用于材料领域实际问题的计算和分析，如材料结构设计、表面反应机理等方面，为材料领域的研究提供有效支撑和促进。
三、研究内容
本论文将采取以下研究内容：
1.基于文献调研，深入了解DMC方法的原理、应用场景、并行计算方法及应用现状；
2.分析异构多核架构的计算特点，在此基础上研究基于异构多核架构的DMC并行计算方法，提出优化方案；
3.采用C++语言实现优化后的DMC并行计算代码，结合Galaxy-1超级计算机的异构多核架构进行测试和调试；
4.利用所开发的计算代码，应用于实际材料领域问题的计算和分析，例如用于材料结构设计、表面反应机理等方面。
四、研究方法
本论文将采用以下研究方法：
1.文献调研法：通过收集相关文献，了解DMC方法的基本原理、应用场景、并行计算方法以及新近的研究成果；
2.数值模拟法：通过计算分析，对基于异构多核架构的DMC并行计算方法进行优化，获取最佳参数组合；
3.编程实现法：采用C++语言编写优化后的DMC并行计算代码，并结合Galaxy-1超级计算机的异构多核架构进行测试和调试；
4.实验验证法：对所开发的计算代码进行应用，进行材料领域实际问题的计算和分析，并对结果进行评价和分析。
五、预期结果
1.针对传统DMC并行计算方法中计算节点内多核并行能力不充分的问题，提出了基于异构多核架构的DMC并行计算优化方法，并通过测试验证了优化效果；
2.开发了基于异构多核架构的DMC并行计算代码，并应用于材料领域实际问题的计算和分析，获得了有效结论和有用信息；
3.本研究将为基于异构多核架构的DMC并行计算在材料领域的应用、高性能计算在材料领域的研究、计算材料科学领域的理论和实践等方面提供参考和借鉴。