《使用OpenMP与OpenACC在Fortran中进行分子动力学模拟——MDFort解析》 分子动力学模拟(Molecular Dynamics,MD)是计算化学和物理领域的重要工具,它通过数值方法来模拟分子系统的运动,以研究物质的性质。在高性能计算环境中,OpenMP和OpenACC并行编程技术的应用能显著提升MD模拟的效率。MDFort,作为一个基于Fortran的MD模拟软件,巧妙地融合了这两种并行化技术,实现了高效、大规模的分子动力学模拟。 让我们深入了解OpenMP。OpenMP是一种用于共享内存并行计算的API,主要应用于C、C++和Fortran等编程语言。它提供了一组库函数和编译器指令,允许程序员轻松地在多核处理器上实现并行化。在MDFort中,OpenMP被用来并行化分子系统的更新计算,每个核负责处理一部分分子,从而充分利用多核处理器的计算能力,提高整体计算速度。 OpenACC是另一种并行编程模型,主要用于加速GPU(图形处理单元)计算。与OpenMP不同,OpenACC主要针对异构计算环境,特别是那些包含CPU和GPU的系统。在MD模拟中,OpenACC可以将耗时的计算任务如力场计算、分子间相互作用的评估等转移到GPU上执行,以利用其并行计算能力,进一步提升性能。 MDFort的主要工作流程包括以下几个步骤: 1. 初始化:设定模拟参数,如分子数量、温度、压力、时间步长等,并构建分子系统,分配到各个计算单元。 2. 力场计算:使用预定义的力场模型,如CHARMM、AMBER等,计算分子间的相互作用力,这是MD模拟的核心部分。 3. 时间步进:基于牛顿运动定律,根据当前力场计算每个分子的新位置和速度,这一步通常采用Verlet算法或其他高精度积分方法。 4. 并行化处理:通过OpenMP并行化分子的更新计算,每个线程处理一部分分子,同时利用OpenACC将计算密集型任务卸载到GPU上。 5. 边界条件处理:对于周期性边界条件,确保分子在模拟箱内的碰撞得到正确处理。 6. 输出与分析:收集并存储模拟数据,如分子坐标、速度、能量等,以便后期分析和可视化。 7. 循环迭代:重复以上步骤,直到达到设定的模拟时间或满足其他停止条件。 MDFort的设计和实现充分考虑了并行计算的效率和可扩展性。通过合理地划分工作负载,结合OpenMP和OpenACC的优势,使得MDFort能够在各种硬件平台上高效运行,无论是多核CPU还是配备GPU的高性能计算集群。这对于科学研究者来说,意味着能够更快地获取模拟结果,更深入地探索分子世界的奥秘。 总结,MDFort是一款结合了OpenMP和OpenACC的Fortran分子动力学模拟软件,它的出现为科学研究提供了强大的计算工具,极大地提高了MD模拟的效率,使得复杂的化学和物理过程的模拟成为可能。对于想要深入理解和应用分子动力学模拟的用户,掌握MDFort及其背后的并行计算原理至关重要。
2024-10-03 00:39:33 3KB Fortran
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1.轧制过程,VUAMP子程序系统根据环件瞬时外径大小,及时的做出判断,调整导向棍的运动轨迹,对轧制过程中可能出现的圆度较差现象进行及时校正,保证了轧制过程以及轧制结束时环件具有较高的圆度,提高了环件的质量。 2.该子程序逻辑清晰,对于相关专业的人士有一定的帮助,修改运动轨迹方程,可以实现不同的轧制过程。
2024-07-19 12:04:12 14KB Fortran
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CFD各种案例代码(Fortran语言)
2024-06-19 17:06:13 3.17MB 流体力学
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用fortran语言写的mppt算法,可以在PSCAD仿真分析软件里调用或者改一下格式直接写在脚本里
2024-05-01 11:07:36 2KB fortran mppt pscad
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My Site Logo Fortran 从入门到实践 入门实践 博客 前言 入门篇 实践篇 前言 前言 Fortran 语言 简介 Fortran (Formula Translation 的缩写) 语言是 1957 年由 IBM 开发、世界上第一个被正式采用并流传至今的高级编程语言。它是为了满足数值计算的需求而发展出来的,广泛应用于科学和工程计算,受到了广大研究者、工程人员、师生的喜爱。Fortran 语言标准从最初发展到现在最新的 Fortran 2018,越来越多的高级特性被加入,与其他现有的面向对象的高级编程语言几乎无异。不过说到底,Fortran 语言在数值计算上的性能和计算代价相对其他高级编程语言来说始终更具优势,甚至有人将 Fortran 语言比喻成高性能计算专用的程式语言。 发展 诞生(1957 年):应用于 IBM 704 系统上,包含 32 种基本语句。 Fortran II(1958 年):推出函数功能,同时添加对复数等数据类型的支持。 Fortran III(1958 年后):由于这个版本可移植性差,仅开发但从未推出。 Fortran IV(1962 年)
2024-03-20 09:49:18 78KB 课程资源
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findent 缩进和美化 Fortran 源代码、固定格式和自由格式,并将 Fortran 固定格式转换为 Fortran 自由格式(反之亦然)。 包括 vim、emacs 和 gedit 插件。
2024-03-19 22:50:52 495KB 开源软件
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小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip小白学习fortran过程记录.zip
2024-03-04 17:11:28 7.98MB
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散列 在Fortran中快速实现哈希映射 描述 在Fortran中实现GCC哈希图结构。 通过使用宏,只要您实现(或编译器提供)相应的等价运算符(==),赋值运算符(=)和键类型的hash_value接口,它就可以支持任何类型的键和值。值类型的赋值运算符。 基准测试 以下是我的Fortran实施和GCC 4.8标准库之间的基准测试: 对于14个整数数组作为键,将双精度浮点作为值,输入10M: Fortran哈希: 插入:1.80 s 清洁:1.70 s 1.59 GB GCC unordered_map: 插入:2.02 s 清洁:0.61 s 1.38 GB 对于2整数数组作为键,将双精度浮点数作为值,输入20M: Fortran哈希: 插入:2.66 s 清洁:2.54 s 2.57 GB GCC unordered_map: 插入:3.60 s 清洁
2024-02-29 14:42:55 10KB Fortran
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PyDAS - 几个微分代数系统求解器的 Python 包装器 介绍 PyDAS 为 Python 代码提供了一种方法,可以利用 Python 代码中的几个著名的基于 Fortran 的微分代数系统求解器。 可用的求解器——DASSL、DASPK 和 DASKR——都可从公开获得,并随 PyDAS 分发。 PyDAS 为每个求解器提供了一个 Python 扩展类型,它反过来提供了设置求解器选项、提供残差和雅可比函数以及运行求解器的 Pythonic 方法。 DASSL、DASPK 和 DASKR 求解器都比提供的 ODE 求解器功能中使用的求解器 VODE 强大得多。 执照 版权所有 (c) 2010 约书亚 W. 艾伦 ( )。 特此授予获得本软件副本和相关文档文件(“软件”)副本的任何人免费许可,不受限制地处理本软件,包括但不限于使用、复制、修改、合并的权利、发布、分发、再许可和
2024-01-29 21:11:37 839KB Fortran
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基于Ansys、FLAC3D和Fortran的某抽水蓄能电站初始应力场反演回归分析,岑成汉,张燎军,本文结合某抽水蓄能电站工程地质条件以及实测地应力资料,分析了研究区域初始地应力的影响因素。在各影响因素单独作用下,采用ans
2024-01-10 09:03:06 412KB 首发论文
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