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时域有限差分法(FDTD)自Yee(1966年)提出以来发展迅速并得到广泛应用。FDTD方法强烈地依赖于计算机资源。但是,随着纳米技术的发展,所需解决问题尺寸的增大,单个计算机的速度和内存都远远不能满足科学技术和工程问题的需求。采用FDTD方法计算空间电磁场问题时遇到的大计算量和大存储空间的问题越来越突出,成为FDTD方法计算电磁场的瓶颈。所以,采用并行计算技术成为解决这一问题的必然发展趋势。
FDTD方法在求解下一时间步的电磁场值的时候只与上一时间步的该点的场值和其相邻的场值有关,是一种天然的并行技术。但是,目前程序设计者们在对计算区域进行分解计算时,忽略了不同的块分解方法对并行效率的影响的问题。这将可能导致程序达不到最佳的执行效率。为了找到一种能够实现最佳效率的块分解方式,本文基于并行消息传递系统(MPI)和C++语言,采用了两种不同的块分解方法编写并行程序,最后得出二维分解方式具有更佳的效率。本文的主要工作:
首先,在曙光4000A大规模并行机上面,采用MPI并行库和FDTD算法相结合的方法和一维的块分解方式,编写并行程序,求解空间二维电磁场的场值分布,并得到计算时间进行效率分析。
其次,在曙光4000A大规模并行机上面,采用MPI并行库和FDTD算法相结合的方法和二维的块分解方式,编写并行程序,求解空间二维电磁场的场值分布,并得到计算时间进行效率分析。
最后,对两种块分解方法得到的场分布图、用时进行比较,分析两种划分方法的效率问题。最终得到二维块分解方法具有更高的效率。