基于FPGA的分子动力学模拟匹配单元设计

摘要：

为减少分子动力学模拟中短程力计算的时间消耗,设计并实现基于现场可编程门阵列的分子动力学模拟匹配单元;理论上,分析了分子动力学模拟中粒子间作用力的物理规律,提出两种满足短程力计算要求的粒子对的筛选方法:偏序法和平面法;在技术上使用新兴的硬件描述语言SpinalHDL,在Xilinx VirtexUltraScale+HBM VCU128 FPGA板卡上实现了匹配单元;最后,将硬件测试结果与理论结果进行对比,验证了匹配单元可以有效过滤掉对短程力计算没有贡献的粒子对;同时对使用偏序法、平面法和使用直接计算法两种不同情况下的资源消耗进行对比分析,表明使用偏序法、平面法可以节省系统70％的DSP资源.

关键词：分子动力学、现场可编程门阵列、匹配单元、并行计算、短程力

所属期刊栏目：30

分类号：TP391.9(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金;高等学校学科创新引智计划;未来网络科研基金项目

在线出版日期：2022-07-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：203-209