多核集群系统上非结构网格粒子输运问题的混合并行计算

"多群粒子输运问题在多核集群系统上的混合并行计算" 本文主要探讨的是如何在多核集群系统上有效地解决多群粒子输运问题，利用混合并行计算技术来提升计算效率。多群粒子输运问题通常出现在核工程、天体物理以及能源科学等领域，涉及到对粒子（如中子、光子等）在复杂几何结构中的传播和相互作用进行建模。在这种问题中，Sn方法是一种常用的数值求解策略，它将偏微分方程离散化为一组代数方程，以便于计算。 在非结构网格上，Sn方法的应用增加了计算的复杂性，因为网格的不规则性使得数据访问模式变得不规则，这给并行计算带来了挑战。为了解决这个问题，文中提出了一种基于MPI（Message Passing Interface）和OpenMP混合并行计算的方法。MPI用于处理节点间的通信，而OpenMP则用于在单个计算节点内部进行线程并行化。 具体实现上，首先通过区域分解策略对空间网格进行划分，将任务分配给不同的MPI进程。每个MPI进程负责一部分网格点的计算，当遇到涉及能量群（能群是粒子能量的离散表示）的计算时，会在本地生成多个OpenMP线程，这些线程并行处理同一节点内的不同能群计算，从而实现计算资源的高效利用。 混合并行计算的优势在于能够充分利用多核系统的资源，MPI负责进程间的并行，OpenMP负责进程内的线程并行，两者结合可以实现更细粒度的并行，提高整体计算性能。数值测试的结果证实，这种混合并行策略在非结构网格上的粒子输运问题求解中表现优秀，能够很好地适应多核集群系统的架构，提高了计算效率。 文章还可能详细讨论了并行算法的设计细节，包括负载平衡、通信开销优化、同步机制等关键问题，并给出了具体的性能评估和分析。此外，可能还介绍了实验环境和基准测试，以验证提出的混合并行策略的有效性和可扩展性。 这篇文章为多群粒子输运问题提供了一种高效的并行计算解决方案，对于处理大规模、高复杂度的粒子输运模拟具有重要的理论和实践意义，有助于推动相关领域的研究和发展。