電子光學(xué)系統(tǒng)CAD軟件高性能計(jì)算研究.pdf

1、微波管CAD軟件在進(jìn)行全三維數(shù)值模擬時(shí)，需要處理巨大的數(shù)據(jù)量，模擬計(jì)算時(shí)間較長，因此對(duì)模擬軟件的計(jì)算性能有很高的要求。本文的主要工作就是優(yōu)化微波管三維電子光學(xué)系統(tǒng)CAD軟件“電子光學(xué)模擬器”(Electron OpticsSimulator，簡(jiǎn)稱EOS)的計(jì)算性能。
　　 為優(yōu)化程序的性能，需要了解程序的剖析技術(shù)、常用的程序優(yōu)化技術(shù)、內(nèi)存的優(yōu)化使用、高速緩存的應(yīng)用等。另外，程序優(yōu)化應(yīng)該具有針對(duì)性。在優(yōu)化之前，首先應(yīng)該掌握程序的性

2、能瓶頸，即需要利用一定的手段和工具剖析程序，檢測(cè)程序熱點(diǎn)。所謂程序熱點(diǎn)，就是指程序中總執(zhí)行時(shí)間程序時(shí)間比例較高的幾個(gè)函數(shù)或語句。通過分析EOS程序流程，并利用Microsoft Visual Studio2005性能分析工具檢測(cè)程序，找到了EOS程序的熱點(diǎn)——在有限元網(wǎng)格中定位電子位置的算法。本文分別按廣度優(yōu)先搜索、深度優(yōu)先搜素的方式設(shè)計(jì)了兩個(gè)定位電子的算法，分別為按有限元網(wǎng)格層次遍歷的掃描法和按方向定位的追蹤法。同時(shí)也給出了這兩種算法

3、中用到的輔助算法。同時(shí)，對(duì)EOS中的其他重要部分也進(jìn)行了優(yōu)化，如計(jì)
　　 目前多核計(jì)算機(jī)已經(jīng)應(yīng)用到日常科研及生活當(dāng)中，如果能在EOS程序中實(shí)現(xiàn)并行編程，使其充分利用多核并行計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，就能夠在現(xiàn)有的條件下顯著提高EOS的性能。因此本文介紹了并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、并行編程模型、并行算法、并行計(jì)算性能評(píng)測(cè)等內(nèi)容，同時(shí)比較了幾種并行編程環(huán)境的優(yōu)劣。
　　 通過比較發(fā)現(xiàn)，OpenMP相對(duì)適合在多核環(huán)境下實(shí)現(xiàn)共享存儲(chǔ)的并行編程，并且