Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems
The comparison of common open source software for the simulation of plasma via particles-in-cell (PIC) method using parallel computing systems is presented. The problems of field equation solving, load balancing, general-purpose computing on graphics processing units are considered. All the reviewed...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122129 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems / D.I. Dadyka, I.O. Anisimov // Вопросы атомной науки и техники. — 2017. — № 1. — С. 64-67. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-122129 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Dadyka, D.I. Anisimov, I.O. 2017-06-27T18:07:21Z 2017-06-27T18:07:21Z 2017 Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems / D.I. Dadyka, I.O. Anisimov // Вопросы атомной науки и техники. — 2017. — № 1. — С. 64-67. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122129 PACS: 02.60.Pn, 52.65.Rr, 52.80.Tn The comparison of common open source software for the simulation of plasma via particles-in-cell (PIC) method using parallel computing systems is presented. The problems of field equation solving, load balancing, general-purpose computing on graphics processing units are considered. All the reviewed programs have some disadvantages, in particular associated with the used field solving methods, data caching and with lack of the adaptive grids support. The approach for cache misses minimizing based on the particles sorting is brought forward. The algorithm for effective Poisson solving is proposed. Проведено сравнение распространённых программ с открытым исходным кодом для моделирования плазмы методом частиц в ячейках на параллельных вычислительных системах. В частности, рассмотрены вопросы решения уравнений поля, динамической балансировки и вычислений на графических ускорителях. Отмечены недостатки существующих программ: отсутствие эффективных методов решения электростатической задачи (уравнения Пуассона), неоптимальное использование кеширования, проблема моделирования существенно неоднородной плазмы. Рассмотрено влияние промахов кэша на производительность PIC-кодов. Предложен способ минимизации промахов путём периодической сортировки частиц в двухмерном пространстве. Предложен подход к эффективному параллельному решению уравнения Пуассона. Виконано порівняння поширених програм із відкритим вихідним кодом для моделювання плазми методом частинок у комірках на паралельних обчислювальних системах. Розглянуто питання розв’язку рівнянь поля, динамічного балансування та обчислень на графічних прискорювачах. Відзначено недоліки існуючих програм: відсутність ефективних методів рішення електростатичної задачі (рівняння Пуассона), неоптимальне використання кешування, проблема моделювання суттєво неоднорідної плазми. Розглянуто вплив промахів кеша на продуктивність PIC-кодів. Запропоновано спосіб мінімізації промахів шляхом періодичного сортування частинок у двовимірному просторі. Запропоновано підхід до ефективного паралельного розв’язання рівняння Пуассона. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Фундаментальная физика плазмы Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems Особенности реализации современных пакетов моделирования плазмы методом крупных частиц в ячейках для параллельных систем Особливості реалізації сучасних пакетів моделювання плазми методом крупних частинок у комірках для паралельних обчислювальних систем Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems |
| spellingShingle |
Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems Dadyka, D.I. Anisimov, I.O. Фундаментальная физика плазмы |
| title_short |
Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems |
| title_full |
Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems |
| title_fullStr |
Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems |
| title_full_unstemmed |
Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems |
| title_sort |
implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems |
| author |
Dadyka, D.I. Anisimov, I.O. |
| author_facet |
Dadyka, D.I. Anisimov, I.O. |
| topic |
Фундаментальная физика плазмы |
| topic_facet |
Фундаментальная физика плазмы |
| publishDate |
2017 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Особенности реализации современных пакетов моделирования плазмы методом крупных частиц в ячейках для параллельных систем Особливості реалізації сучасних пакетів моделювання плазми методом крупних частинок у комірках для паралельних обчислювальних систем |
| description |
The comparison of common open source software for the simulation of plasma via particles-in-cell (PIC) method using parallel computing systems is presented. The problems of field equation solving, load balancing, general-purpose computing on graphics processing units are considered. All the reviewed programs have some disadvantages, in particular associated with the used field solving methods, data caching and with lack of the adaptive grids support. The approach for cache misses minimizing based on the particles sorting is brought forward. The algorithm for effective Poisson solving is proposed.
Проведено сравнение распространённых программ с открытым исходным кодом для моделирования плазмы методом частиц в ячейках на параллельных вычислительных системах. В частности, рассмотрены вопросы решения уравнений поля, динамической балансировки и вычислений на графических ускорителях. Отмечены недостатки существующих программ: отсутствие эффективных методов решения электростатической задачи (уравнения Пуассона), неоптимальное использование кеширования, проблема моделирования существенно неоднородной плазмы. Рассмотрено влияние промахов кэша на производительность PIC-кодов. Предложен способ минимизации промахов путём периодической сортировки частиц в двухмерном пространстве. Предложен подход к эффективному параллельному решению уравнения Пуассона.
Виконано порівняння поширених програм із відкритим вихідним кодом для моделювання плазми методом частинок у комірках на паралельних обчислювальних системах. Розглянуто питання розв’язку рівнянь поля, динамічного балансування та обчислень на графічних прискорювачах. Відзначено недоліки існуючих програм: відсутність ефективних методів рішення електростатичної задачі (рівняння Пуассона), неоптимальне використання кешування, проблема моделювання суттєво неоднорідної плазми. Розглянуто вплив промахів кеша на продуктивність PIC-кодів. Запропоновано спосіб мінімізації промахів шляхом періодичного сортування частинок у двовимірному просторі. Запропоновано підхід до ефективного паралельного розв’язання рівняння Пуассона.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122129 |
| citation_txt |
Implementation of the modern plasma simulation codes via pic method for parallel computing systems / D.I. Dadyka, I.O. Anisimov // Вопросы атомной науки и техники. — 2017. — № 1. — С. 64-67. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT dadykadi implementationofthemodernplasmasimulationcodesviapicmethodforparallelcomputingsystems AT anisimovio implementationofthemodernplasmasimulationcodesviapicmethodforparallelcomputingsystems AT dadykadi osobennostirealizaciisovremennyhpaketovmodelirovaniâplazmymetodomkrupnyhčasticvâčeikahdlâparallelʹnyhsistem AT anisimovio osobennostirealizaciisovremennyhpaketovmodelirovaniâplazmymetodomkrupnyhčasticvâčeikahdlâparallelʹnyhsistem AT dadykadi osoblivostírealízacíísučasnihpaketívmodelûvannâplazmimetodomkrupnihčastinokukomírkahdlâparalelʹnihobčislûvalʹnihsistem AT anisimovio osoblivostírealízacíísučasnihpaketívmodelûvannâplazmimetodomkrupnihčastinokukomírkahdlâparalelʹnihobčislûvalʹnihsistem |
| first_indexed |
2025-12-07T19:33:53Z |
| last_indexed |
2025-12-07T19:33:53Z |
| _version_ |
1850879281527259136 |