科學(xué)計(jì)算常用的基礎(chǔ)并行求解軟件庫介紹王彥棡20xx年12月-資料下載頁
2024-09-28 17:01本頁面
【導(dǎo)讀】科學(xué)計(jì)算常用的基礎(chǔ)并行求解軟件庫介紹。深騰7000是世界上規(guī)模最大的一個結(jié)點(diǎn)無盤啟動的。深騰7000是國內(nèi)第一個實(shí)際性能突破每秒百萬億次。的異構(gòu)機(jī)群系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了1240個2路薄結(jié)點(diǎn)和38個。NAGParallelLibrary、ScaLAPACK、ARPACK、PARPACK、PETSc、MUMPS、SPRNG、ParMETIS、hypre、sundials. Trilinos解決大規(guī)模、復(fù)雜物理工程和科學(xué)應(yīng)用的面向?qū)ο蟮能浖蚣芟麻_發(fā)并行解決算法和數(shù)學(xué)庫。PETSc用于在分布式存儲環(huán)境高效求解偏微分方程組及相關(guān)問題。SUNDIALS用于求解非線性微分/代數(shù)方程。SLEPc可并行求解大規(guī)模稀疏矩陣特征問題。SuperLU大型稀疏矩陣直接求解器。TAO在高性能機(jī)器上求解大規(guī)模最優(yōu)化問題。線性方程組直接求解法。線性方程組迭代方法。極小范數(shù)最小二乘ScaLAPACK. 特征值問題對稱特征值ForA=AHorA=AT. 奇異值問題奇異值分解
【正文】 Physics, 227 (2020), 9823—9840. ? Y. Nishimura et al., A finite element Poisson solver for gyrokiic particle simulations in a global field aligned mesh, Journal of Computational Physics, 214 (2020), 657—671. Hypre 高性能預(yù)條件子 Hypre（ High Performance Preconditioners）由美國加州大學(xué)（ UC）和勞倫斯 利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（ LLNL）應(yīng)用科學(xué)計(jì)算中心（ CASC）開發(fā)。開發(fā) Hypre軟件包的動機(jī)起因于美國能源部 LLNL在研究國防、環(huán)境、能源和生物科學(xué)中的物理現(xiàn)象時開發(fā)的一些模擬代碼。該軟件包主要用于大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)上求解大型稀疏線性方程組，主要目的是為用戶提供高級并行預(yù)條件子。 Hypre具有功能強(qiáng)大性、易用性、適應(yīng)性和互動性等特點(diǎn)。 Hypre Solver Struct SStruct FEI IJ Jacobi ? SMG ? PFMG ? BoomerAMG ? ? ? ParaSails ? ? ? Euclid ? ? ? PILUT ? ? ? PCG ? ? ? ? GMRES ? ? ? ? Hypre Hypre 流體力學(xué)，如地下儲水層復(fù)雜流模擬、正壓大氣模型（天氣預(yù)測）、大氣、海洋模型、可變粘性 Stokes流問題等。 ? Eric Ch233。nier et al, A collocated finite volume scheme to solve free convection for general nonconforming grids, Journal of Computational Physics, 228 (2020), 2296—2311. ? C. Burstedde et al., Parallel scalable adjointbased adaptive solution of variableviscosity Stokes flow problems, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 198 (2020), 1691—1700. ? M. Oevermann et al, A sharp interface finite volume method for elliptic equations on Cartesian grids, Journal of Computational Physics, 228 (2020), 5184—5206. Hypre 動力學(xué)，如水動力學(xué)、生物流體動力學(xué)（如血流動力學(xué)、肌肉壁和心瓣的彈性結(jié)構(gòu)動力學(xué)）、低磁雷諾數(shù)下的自由表面流的磁流體動力學(xué)等。 ? Boyce E. Griffith et al., An adaptive, formally second order accurate version of the immersed boundary method, Journal of Computational Physics, 223 (2020), 10—49. 其他，如電離輻射的傳輸問題、中性粒子傳輸模型、具有限單元矩陣的核空間的計(jì)算問題等。 ? P. N. Brown et al., Fully implicit solution of largescale nonequilibrium radiation diffusion with high order time integration, Journal of Computational Physics, 204 (2020), 760—783. SUNDIALS SUNDIALS (Suite of Nonlinear and Differential/Algebraic Equation Solvers) 由 LLNL（ Lawrence Livermore National Laboratory）中的 CASC（ Center for Applied Scientific Computing）開發(fā)。 SUNDIALS提供了魯棒的時間積分和非線性求解器，主要適用于求解非線性微分 /代數(shù)方程。 SUNDIALS 基于標(biāo)準(zhǔn) C 語言開發(fā)，由串行 /并行常微分方程初值問題求解器 CVODE/PVODE，CVODE 的擴(kuò)展 CVODES、非線性代數(shù)方程求解器 KINSOL和微分代數(shù)方程初值問題求解器 IDA等多個子包組成。 SUNDIALS的這四個解法器均提供串行和并行版本。 2020 年 5月發(fā)布了 SUNDIALS當(dāng)前最新的版本 。 SUNDIALS SUNDIALS CVODE CVODES IDAS IDA KINSOL SUNDIALS 工業(yè)生產(chǎn)，如鈉制冷快速反應(yīng)器的研究、泡沫流化床反應(yīng)器的研究、氫氣甲醛混合物的催化氧化模擬、甲烷空氣混合物的催化氧化模擬、熱力層作用下自燃現(xiàn)象的研究、靈敏度分析等。 ? Mihai Alexe and Adrian Sandu, Forward and adjoint sensitivity analysis with continuous explicit RungeKutta schemes, Applied Mathematics and Computation, 208 (2020), 328—346. ? Haihua Zhao et al., Improving SFR economics through innovations from thermal design and analysis aspects, Nuclear Engineering and Design, 239 (2020), 1042—1055. ? . Dudson et al., BOUT++: A framework for parallel plasma fluid simulations, Computer Physics Communications, 180 (2020), 1467—1480. SUNDIALS 生物學(xué)，如軟組織力學(xué)、心臟動力學(xué)、紅細(xì)胞新陳代謝作用研究、人腦中各項(xiàng)異性擴(kuò)散模擬等。 ? Bj248。rn Hald et al., Quantitative evaluation of respiration induced metabolic oscillations in erythrocytes, Biophysical Chemistry, 141 (2020), 41—48. ? Ning Kang et al., Performance of ILU preconditioning techniques in simulating anisotropic diffusion in the human brain, Future Generation Computer Systems, 20 (2020), 687—698. ? Joe PittFrancis et al., Chaste: A testdriven approach to software development for biological modeling, Computer Physics Communications, 40th Anniversary Issue. 謝 謝
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