Моделирование плазмы методом частиц в ячейках с использованием сопроцессоров Intel Xeon Phi
Авторы
- И.А. Сурмин
-
С.И. Бастраков
- А.А. Гоносков
- Е.С. Ефименко
- И.Б. Мееров
Ключевые слова:
Аннотация
Рассматриваются вопросы высокопроизводительной реализации метода частиц в ячейках для моделирования лазерной плазмы. Используется программный комплекс PICADOR. Обсуждается возможность эффективного применения новых сопроцессоров Intel Xeon Phi. Показывается, что хорошо оптимизированный для обычных процессоров код не всегда работает эффективно на сопроцессоре без дополнительных улучшений. Демонстрируются пути достижения приемлемой производительности при численном моделировании плазмы на сопроцессоре. Приводятся результаты вычислительных экспериментов, показывающие ускорение в 1.8 раза на Xeon Phi по сравнению с кодом, оптимизированным для многоядерного процессора. Статья рекомендована к публикации Программным комитетом Международной суперкомпьютерной конференции «Научный сервис в сети Интернет: многообразие суперкомпьютерных миров» (http://agora.guru.ru/abrau2014)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Библиографические ссылки
- Бэдсел Ч., Ленгдон А. Физика плазмы и численное моделирование. М.: Энергоатомиздат, 1989.
- Fonseca R.A., Vieira J., Fiuza F., Davidson A., Tsung F.S., Mori W.B., Silva L.O. Exploiting multi-scale parallelism for large scale numerical modelling of laser wakefield accelerators // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2013. 55, N 12. doi:10.1088/0741-3335/55/12/124011.
- Pukhov A. Three-dimensional electromagnetic relativistic particle-in-cell code VLPL (Virtual Laser Plasma Lab) // Journal of Plasma Physics. 1999. 61, N 3. 425-433.
- Bowers K.J., Albright B.J., Yin L., Daughton W., Roytershteyn V., Bergen B., Kwan T.J. T. Advances in petascale kinetic plasma simulation with VPIC and Roadrunner // J. Phys.: Conf. Ser. 2009. 180, N 1. doi:10.1088/1742-6596/180/1/012055.
- Burau H., Widera R., Hönig W., et al. PIConGPU: a fully relativistic particle-in-cell code for a GPU cluster // IEEE Transactions on Plasma Science. 2010. 33, N 10. 2831-2839.
- Bastrakov S., Donchenko R., Gonoskov A., Efimenko E., Malyshev A., Meyerov I., Surmin I. Particle-in-cell plasma simulation on heterogeneous cluster systems // Journal of Computational Science. 2012. 3, N 6. 474-479.
- Бастраков С.И., Мееров И.Б., Сурмин И.А., Гоносков А.А., Ефименко Е.С., Малышев А.С., Ширяев М.А. Динамическая балансировка в коде PICADOR для моделирования плазмы // Вычислительные методы и программирование. 2013. 14. 67-74.
- Bastrakov S., Meyerov I., Surmin I., Efimenko E., Gonoskov A., Malyshev A., Shiryaev M. Particle-in-cell plasma simulation on CPUs, GPUs and Xeon Phi coprocessors // Lecture Notes in Computer Science. Vol. 8488. Heidelberg: Springer, 2014. 513-514.
- Jeffers J., Reinders J. Intel Xeon Phi coprocessor high performance programming. Waltham: Morgan Kaufmann, 2013.
- Taflove A. Computational electrodynamics: the finite-difference time-domain method. London: Artech House, 1995.
- Berenger J.-P. A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves // Journal of Computational Physics. 1994. 114, N 2. 185-200.
- Esirkepov T.Zh. Exact charge conservation scheme for particle-in-cell simulation with an arbitrary form-factor // Computer Physics Communications. 2001. 135, N 2. 144-153.
- Decyk V.K., Singh T.V. Particle-in-cell algorithms for emerging computer architectures // Computer Physics Communications. 2014. 185, N 3. 708-719.
