Эффективное использование многоядерных сопроцессоров при суперкомпьютерном статистическом моделировании электронных лавин
Автор: Марченко Михаил Александрович
Статья в выпуске: 4 т.2, 2013 года.
Бесплатный доступ
Для моделирования развития электронных лавин в газе разработаны трехмерный параллельный алгоритм метода Монте-Карло и программа ELSHOW, реализованная с использованием комбинирования принципов крупно- и мелкозернистого параллелизма. Для реализации параллельных вычислений на высокопроизводительных гибридных вычислительных системах с сопроцессорами Intel Xeon Phi используется хорошо зарекомендовавшая себя библиотека PARMONC. Применение разработанной технологии распараллеливания существенно уменьшает вычислительную трудоемкость оценки таких интегральных характеристик, как число частиц в лавине, коэффициент ударной ионизации, скорость дрейфа и др.
Электронная лавина, метод монте-карло, распараллеливание, суперкомпьютер
Короткий адрес: https://sciup.org/147160515
IDR: 147160515 | УДК: 519.245,
Effective use of multicore coprocessors in supercomputer stochastic simulation of electron avalanches
Three-dimensional parallel Monte Carlo algorithm for modelling the electron avalanches in gases is developed. Parallel Implementation is made on supercomputers with MPP architecture and on hybrid supercomputers with Intel Xeon Phi coprocessors. The well-working library PARMONC is used to implement parallel computations. The use of the library enables fast calculation of functionals such as the number of particles in avalanche, first Townsend coefficient, drift velocity, etc.
Список литературы Эффективное использование многоядерных сопроцессоров при суперкомпьютерном статистическом моделировании электронных лавин
- Ермаков, С.М. Курс статистического моделирования/С.М. Ермаков, Г.А. Михайлов -М.: Наука, 1976. -320 с.
- Аккерман, А.Ф. Моделирование траекторий заряженных частиц в веществе/А.Ф. Аккерман -М.: Энергоатомиздат, 1991. -200 с.
- Hagelaar, G.J.M. Solving the Boltzmann equation to obtain electron transport coefficients and rate coefficients for fluid models/G.J.M. Hagelaar, L.C. Pitchford//Plasma Sources Sci. Technol. -2005. -Vol. 14. -P. 722-733.
- Королёв, Ю.Д. Физика импульсного пробоя газов/Ю.Д. Королев, Г.А. Месяц. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. -224 с.
- Параллельная реализация метода Монте-Карло для моделирования развития электронных лавин в газе/Г.З. Лотова, М.А. Марченко, Г.А. Михайлов и др.//Известия высших учебных заведений. Физика. -2013.
- Itikawa, Y. Cross Sections for Collisions of Electrons and Photons with Nitrogen Molecules./Y. Itikawa, M. Hayashi, A. Ichimura, K. Onda, K. Sakimoto, K. Takayanagi, M. Nakamura, H. Nishimura, T. Takayanagi//J. Phys. Chem. Ref. Data -1986. -Vol. 15, No. 3. P. 985-1010.
- Okhrimovskyy, A. Electron anisotropic scattering in gases: A formula for Monte Carlo simulations/A. Okhrimovskyy, A. Bogaerts, R. Gijbels//Phys. Rev. E. -2002. -Vol. 65, No. 037402. -P. 1-4.
- Sun, W. Detailed theoretical and experimental analysis of low-energy electron-N2 scattering/W. Sun, M.A. Morrison, W.A. Isaacs, W.K. Trail, D.T. Alle, R.J. Gulley, M.J. Bren nan, S.J. Buckman//Phys. Rev. A. -1995. -Vol. 52, No. 2. -P. 1229-1256.
- Tagashira, H. The development of electron avalanches in argon at high E/N values. II. Boltzmann equation analysis/H. Tagashira, Y. Sakai, S. Sakamoto//J. Phys. D: Appl. Phys. -1977 -Vol. 10. -P. 1051.
- Жуковский, М.Е. Математическое моделирование радиационной эмиссии электронов на гибридных суперкомпьютерах/М.Е. Жуковский, Р.В. Усков//Вычислительные методы и программирование. -2012. -Т. 13, № 1. -С. 189-197.
- Марченко, М.А. Распределенные вычисления по методу Монте-Карло/М.А. Марченко, Г.А. Михайлов//Автоматика и телемеханика. -2007. -Вып. 5. -С. 157-170.
- Марченко, М.А. Библиотека PARMONC для решения «больших задач по методу Монте-Карло»/М.А. Марченко//Вестник ННГУ. -2012. -№ 5. -С. 392-397.
- Марченко, М.А. Библиотека PARMONC на сайте ЦКП ССКЦ СО РАН/М.А. Марченко. URL: http://www2.sscc.ru/SORAN-INTEL/paper/2011/parmonc.htm (дата обращения: 19.08.2013).
- Jeffers, J. Intel Xeon Phi Coprocessor High -Performance Programming./J. Jeffers, J. Reinders -Elsevier, 2013. -432 p.
- Lisovskiy, V. Electron drift velocity in argon, nitrogen, hydrogen, oxygen and ammonia in strong electric fields determined from rf breakdown curves/V. Lisovskiy, J.P. Booth, K. Landry, D. Douai, V. Cassagne, V. Yegorenko//J. Phys. D: Appl. Phys. -2006. -Vol. 39. -P. 660-665.
- Dutton, J. A survey on electron swarm data/J. Dutton//J. Phys. Chem. Ref. Data. -1975. -Vol. 4, No. 3. -P. 577-851.
